УДК 372.851

ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ ПОДХОД В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ И ИНФОРМАТИКЕ

© 2019

Левина М.А., учитель математики и информатики
ГБОУ СОШ №2 с. Приволжье Самарской области (Россия)

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы организации обучения математике и информатике в основной и средней школе на основе деятельностного подхода. Сегодня одна из важнейших задач общеобразовательной школы состоит уже не в том, чтобы «снабдить» учащихся багажом знаний, а в том, чтобы привить умения, позволяющие им самостоятельно добывать информацию и активно включаться в творческую, исследовательскую деятельность. В связи с этим актуальным становится внедрение в процесс обучения таких технологий, которые способствовали бы формированию и развитию у учащихся умения учиться, учиться творчески и самостоятельно.
Ключевые слова: деятельностный подход; собственная деятельность; всесторонне развитие личности; инженерно-техническое образование; робототехника.

Сегодняшний темп жизни, изменение векторов развития основных секторов экономики и конъюнктура рынков заставляют современную школу взять на себя ответственность за своего ученика не только как за человека, получающего набор базисных знаний, но и принимать роль института, задающего направление развития личности, создание гражданина, нужного и полезного своей стране на данном историческом промежутке.
Как известно, в основе нынешней модернизации российского образования, детерминированной реалиями времени, лежат идеи личностно-ориентированного развивающего обучения. В связи с этим актуальным становится внедрение в процесс обучения таких технологий, которые способствовали бы формированию и развитию у учащихся умения учиться, учиться творчески и самостоятельно. В основе моей работы лежит деятельностный подход.
Основу концепции деятельностного подхода к обучению составляет положение: усвоение содержания обучения и развитие ученика происходит в процессе его собственной деятельности.
Потребности страны в новой формации инженерных кадров, развитие отрасли информационных технологий влекут за собой повышение интереса и востребованности информационных систем, автоматических и роботизированных устройств в исследовательской и прикладной деятельности человека. Образовательные структуры уже сейчас открыто предъявляют заказ на интеграцию робототехники в образовательный процесс, начиная с начальной школы.
Новизна опыта заключается в интеграции робототехники в учебные предметы (математику, информатику), без дополнительных часов (без отдельного предмета). Анализируя содержание информатики и математики, можно утверждать тезис о близости объектов изучения этих предметов, о преобладании общих эмпирических методов исследования и общности теоретических концепций, лежащих в основе развития этих предметов на ближайшую перспективу.
Таким образом, есть возможность встраивания робототехники в содержание различных предметов с общей научной и деятельностной составляющей (информатика, математика). Математика и информатика связаны с робототехникой единой целевой, вычислительной и аналитической составляющей при проведении испытаний (исследований). При этом значительное прикладное расширение получает математический блок, при обработке результатов экспериментов, закрепляются вычислительные и аналитические навыки обучающихся. Явно видна связь информатики и робототехники. Информатика в 5–6 классах представлена в ООП в вариативной части, а в 7–9 – в инвариантной части. Робототехника в ПООП ООО – самостоятельный блок, не выходящий на государственную итоговую аттестацию. Он включает следующие темы:
Робототехника – наука о разработке и использовании автоматизированных технических систем.
Примеры роботизированных систем (система управления движением в транспортной системе, сварочная линия автозавода, автоматизированное управление отопления дома, автономная система управления транспортным средством и т. п.). Автономные движущиеся роботы. Исполнительные устройства, датчики. Система команд робота. Конструирование робота. Моделирование робота парой: исполнитель команд и устройство управления. Ручное и программное управление роботами. Пример учебной среды разработки программ управления движущимися роботами. Алгоритмы управления движущимися роботами. Реализация алгоритмов «движение до препятствия», «следование вдоль линии» и т. п. Анализ алгоритмов действий роботов. Испытание механизма робота, отладка программы управления роботом Влияние ошибок измерений и вычислений на выполнение алгоритмов управления роботом.
Планируемые результаты освоения ООП описывают зону ближайшего развития. Обучающийся получит возможность:
– познакомиться с тем, как информация (данные) представляется в современных компьютерах и робототехнических системах;
– ознакомиться с влиянием ошибок измерений и вычислений на выполнение алгоритмов управления реальными объектами (на примере учебных автономных роботов);
– познакомиться с понятием «управление», с примерами того, как компьютер управляет различными системами (роботы, летательные и космические аппараты, станки, оросительные системы, движущиеся модели и др.);
– познакомиться с учебной средой составления программ управления автономными роботами и разобрать примеры алгоритмов управления, разработанными в этой среде.
– узнать о данных от датчиков, например, датчиков роботизированных устройств;
– получить представления о роботизированных устройствах и их использовании на производстве и в научных исследованиях.
В качестве примера учебной среды разработки программ управления движущимися роботами в 5–6 классах я использую Lego Mindstorms NXT, поэтому рассматриваю с ребятами графические языки (ROBOLAB, LabView), в 7 классах, работающих со следующим поколением конструкторов Lego Mindstorms EV3, используется ПО для EV3. Полученный в 5–7 классе практический опыт конструирования и управления различными автономными устройствами (роботами) серьезно влияет на успешность дальнейшего образования. Я считаю, что именно на практический опыт, лучше всего накладывается любая теория (кодирование, моделирование, программирование и пр.). При этом создаются условия для мыслительного конструирования содержательных соединений между знаниями. Таким образом, опыт трансформируется в знания, навыки, личностные качества, ценности.
В 8 классах я строю занятия с использованием платформы Ардуин, при этом виды конструируемых автономных роботов усложняются. Усложняются также и программы управления такими роботами. Осуществляется переход на объектно-ориентированный язык программирования. Это и понятно, так как программистская составляющая блока по робототехнике значительно усилена в основной школе. Существенно усложнились требования ФГОС СОО (старшей школы) в части изучения алгоритмов и программирования.
Как правило, к 9 классу обучающиеся определяются с дальнейшей предпрофильной и профильной траекторией собственного образования. Таким образом, в теории и практике реализуется концентрический принцип, характерный для внутрипредметной интеграции именно робототехники в курс информатики, но с обеспечением линейности самого курса информатики основной школы.
При этом очевидно, что в сотрудничестве с математикой может быть реализован выход на комплексные межпредметные исследовательские и проектные работы в режиме интеграции урочной и внеурочной деятельности. А это уже транспредметная интеграция.
Девятиклассники, проявляющие интерес к математике, выбирают олимпиадное направление подготовки и серьезно занимаются программированием (олимпиады по информатике и ИКТ-ориентированные специальности), учащиеся с конструкторским мышлением продолжают занятие робототехникой с узко специализированными средами программирования (олимпиады по робототехнике и инженерные специальности) либо техника и ИТ-технологии.
Следовательно, можно утверждать, что использование робототехнических комплексов расширяет научную и практическую составляющую сразу многих школьных предметов, позволяя решать не только учебные, но и проектно-исследовательские задачи межпредметного содержания, тем самым активизирует учебно-познавательную деятельность (одна из задач ФГОС ООО), обеспечиваются как научные основы изучаемых дисциплин, так и прикладная составляющая.
Робототехнические темы встраиваются в темы по информатике, расширяя сферу применения знаний и умений по линиям: информационных процессов в технических системах, моделирования сложных технических систем и управления ими, алгоритмической и программисткой линии в практической реализации.
Внутрипредметная интеграция робототехники в курс информатики позволяет выстроить целостный линейный курс информатики основной школы.
Именно робототехнический блок в курсе информатики основной школы является основной точкой содержательного роста самого предмета, показывая современные направления развития отрасли информационных технологий и трансформацию инженерных профессий уже в основной школе.
Применение робототехники в математике дают возможность более глубокого изучения предмета.
Данный опыт работы целесообразно представить в виде карты.

ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТА ИННОВАЦИОННОГО ОПЫТА
участника Приоритетного национального проекта «Образование»
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Ф.И.О. автора опыта, адрес электронной почты Учреждение, в котором работает автор опыта, адрес сайта Должность с указанием преподаваемого предмета или выполняемого функционала Стаж работы в должности
Левина Марина Александровна
marinalew.marina@mail.ru 
ГБОУ СОШ № 2 с. Приволжье
http://школа2приволжье.дети 
учитель математики и информатики 14 лет
II. САМОЭКСПЕРТИЗА ОПЫТА
Тип опыта Сектор применения: основная школа.
Масштаб изменений: локальный.
Предмет изменений: методы и формы организации образовательного и воспитательного процесса через использование современных образовательных технологий.
Характеристики ценности опыта (новизна для потребителя, актуальность, эффективность: потенциальная полезность, надежность, перспективность) Новизна инновационного опыта заключается в том, что он направлен на реализацию деятельностного подхода при обучении математике и информатике в основной школе. При этом обеспечивается повышение уровня знаний учащихся за счет принципиальных изменений в организации учебного процесса.
В основе опыта лежит деятельностный подход к обучению.
Актуальность данного опыта состоит в том, что в связи с повышением роли программируемых и самообучающихся систем, подавляющее большинство предметных областей обращают свое внимание на основы искусственного интеллекта и робототехнику. Согласно Стратегии развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014–2020 годы, планируется до 2020 года обеспечить отрасль информационных технологий кадрами в необходимом объеме и качестве. Это дает импульс образовательным организациям на развитие дисциплин, связанных с hi-tech инженерией и программированием.
Эффективность:
потенциальная полезность заключается в овладении учащимися способами действия, контроля, оценки своей учебной деятельности, повышении качества образования;
надёжность опыта обеспечивается стабильностью результатов обучения: на протяжении четырёх лет учащиеся являются победителями и призёрами предметных олимпиад разного уровня, научно-практических, проектных конференций, фестивале, конкурсов разного уровня;
перспективность представленного опыта заключается в том, что в его основе лежит деятельностный подход в обучении, который создает условия для формирования метапредметных результатов обучения, развитию технического мышления обучающихся.
Характеристики опыта, определяющие трудоемкость его освоения Трудоемкость данного опыта заключается в том, что необходимо переструктурировать содержание материала по предмету. Учителю необходимо пройти дополнительные курсы обучения.
III. СУЩНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЫТА
1. Направление инновационной деятельности Урочная деятельность. Возможность инклюзивного обучения.
2. Тема инновационного педагогического опыта (ИПО) Деятельностный подход в обучении математики и информатики.
3. Ведущая педагогическая идея К всесторонне развитой, компетентной личности через инженерно-техническое образование, в направлении робототехники.
4. Источник изменений (противоречия, новые средства обучения, новые условия образовательной деятельности, др.) Противоречия. Сегодняшний темп жизни, изменение векторов развития основных секторов экономики и конъюнктура рынков заставляют современную школу взять на себя ответственность за своего ученика не только как за человека получающего набор базисных знаний, но и принимать роль института, задающего направление развития личности, создание гражданина нужного и полезного своей стране на данном историческом промежутке. Из всего этого следует, что на сегодняшний день сложно переоценить значимость инженерно-технического образования. Наши выпускники – выпускники сельских школ, выбирая ВУЗ, ежегодно отдают предпочтения именно инженерно-техническим специальностям, однако сталкиваются с рядом проблем:
а) неумением выстраивать самостоятельную исследовательскую деятельность;
б) отсутствием элементарных представлений и практических навыков в выбранной специальности и как следствие длительной адаптацией к обучению в ВУЗе.
Новое средство обучения: при переходе на новые образовательные стандарты возникла необходимость менять методы и приёмы преподавания, менять стиль общения с учениками на уроке, менять требования к результатам. Деятельностный подход в обучении создает условия для формирования самостоятельности обучающихся.
Новые условия образовательной деятельности.
Я выбрала для себя приоритетным направлением инженерно-технологическое образование, в направлении робототехники. Под инженерно-технологическим образованием я понимаю – специально организованный процесс обучения и воспитания на всех уровнях общего образования (от 1 до 8 класса), при котором формы, методы, содержание образовательной деятельности направлены на развитие у обучающихся желания и возможностей получить профессии инженерного кластера, а также развитие инженерного мышления.
5. Идея изменений (в чем сущность ИПО: в использовании образовательных, коммуникационно-информационных или других технологий, в изменении содержания образования, организации учебного или воспитательного процесса, др.) Использование СОТ.
В своей работе я использую инновационные технологии обучения, дистанционные образовательные технологии и электронное обучение.
На моих уроках учащиеся занимают построением чертежей, программированием, тестированием моделей, при этом они используют редакторы трехмерной графики 3D-Max. При публичной демонстрации своей работы учащиеся используют презентацию, которую самостоятельно готовят с помощь программы PowerPoint или готовят фильм (клип) в программе Movie Maker . Программы просты в использовании, с помощью них можно получить хороший результат, что очень нравится ребятам.
Я использую также на занятиях сервисы Google: опросные формы и календарь. Это необходимо для упрощения диагностирования выполненных работ и планирования этапов проектных работ. Использование на занятиях интерактивных игр и компьютерных симуляций (например, в игре-симуляторе algodoo, в которой можно продемонстрировать работу зубчатых передач) делает процесс обучения интересным и запоминающимся. Все это в комплексе с методом практической работы и исследовательским методом обучения позволяет ребятам лучше усвоить материал и формировать учебно-познавательный интерес к новому учебному материалу.
Я использую бесплатный программный сервер видеоконференций TrueConf.
С его помощью я мои ученики можем осуществлять персональные видеозвонки друг другу, а также я организую дистанционные уроки. Данный сервис даёт возможность проводить сеансы связи, в которых каждый пользователь видит и слышит всех других.
Но есть и возможность видеть только одного ведущего – учителя, а учитель может наблюдать за всеми остальными. Этот вариант оптимален для дистанционного обучения.
Индивидуализация, геймификация и адаптивность обучения становятся все более актуальными в настоящее время. Для того чтобы мой урок математики стал увлекательным, полезным и продуктивным для каждого ученика, я использую сервис для онлайн-постороения графиков – Yotx.ru (с помощью этого сервиса ученики самостоятельно строят графики, а я могу проверить, правильно ли они это сделали, если необходимо сделать распечатку). Мне и моим ученикам нравится, что сервис автоматически подбирает масштаб и интервалы по осям координат так, чтобы график оказался перед пользователем.
В своей работе я использую инновационные технологии, а именно кейс-технологию, я считаю, что это один из наиболее эффективных инструментов не только передачи, но и активного усвоения новых знаний и их применения. На своих уроках я использую следующие элементы кейсов: проектный метод и ситуативный анализ.
Для подготовки к итоговой аттестации в 9 и 11 классах я использую различные образовательные сайты по математике и информатике.
6. Концепция изменений (способы, их преимущества перед аналогами и новизна, ограничения, трудоемкость, риски) Преимущество перед аналогами и новизна.
Деятельностный подход к обучению способствует решению следующих задач: формирование универсальных учебных действий, формированию функциональной грамотности, формирование положительной мотивации к учению, развитие технического мышления.
Ограничения отсутствуют.
Трудоёмкость.
Необходимость прохождения дополнительных курсов повышения квалификации.
Риски отсутствуют.
7. Условия реализации изменений (включая личностно-профессиональные качества педагога и достигнутый им уровень профессионализма) Прохождение курсов повышения квалификации:
– «Методика преподавания робототехники на базе конструктора Lego Mindstorms NXT»;
– «Кейс-метод в педагогической деятельности».
Для успешной реализации опыта необходимо:
– системное использование активных методов на всех этапах образовательного мероприятия;
– изменение роли учителя: консультант, наставник.
8. Результат изменений

Применение инновационных методик и современных образовательных технологий позволило добиться высоких предметных и метапредметных результатов.
Мои ученики являются призерами предметных олимпиад, научно-практических конференций, конкурсов и фестивалей различных уровней.
Следует отметить следующие результаты представленного опыта:
– высокий балл на государственной итоговой аттестации (выше окружного и регионального значений);
– расширение коммуникативных способностей;
– раскрытие потенциала учащихся;
– развитие навыков самооценки;
– совершенствование духовного и нравственного здоровья обучающихся;
– сформированность потребности в здоровом образе жизни;
– повышение информационной культуры учащихся
Проведя анкетирование по Методике изучения мотивации обучения подростков М.И. Лукьяновой, Н.В. Калининой. я получила такие результаты:

Уровень мотивации 7-е классы
(35 уч-ся)
8-е классы
(38 уч-ся)
9-ые классы
(39 уч-ся)
Очень высокий - - -
Высокий 8 уч-ся 7 уч-ся 9 уч-ся
Нормальный 25 уч-ся 20 уч-ся 29 уч-ся
Сниженный 2 уч-ся 1 уч-ся 1 уч-ся
Низкий - - -

Таким образом, применение многоплановых действий открыло новые возможности для реализации потребностей личности в развитии творческого потенциала, привело к развитию устойчивого познавательного интереса, усилению мотивации учащихся к учению и привело к высокому предметному, метапредметному результатам.

9. Публикации о представленном ИПО 2016 г – «Инфо-Стратегия 2016 Общество. Государство. Образование.
VIII Международная научно-практическая конференция 21-24 июня 2016 г.» Сборник материалов. ООО «КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО». Самара, 2018. ISBN 978-5-9909706-9-4
2017 г. – «Инфо-Стратегия 2017. Общество. Государство. Образование.
IX Международная научно-практическая конференция 26-29 июня 2017 г.». Сборник материалов.
2018 г. – «Сборник статей «Материалы по среднему образованию».
Сайт www.лучшийпедагог.рф ООО «Лучшее решение»
ISSN 978-5-9908210-3-3 Номер публикации: 7-1805292030
2018 г. – «Инфо-Стратегия 2018 Общество. Государство. Образование
X Международная научно-практическая конференция. 14-17 мая 2018 г.» Сборник материалов. ООО «КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО». Самара, 2018. ISBN 978-5-6040797-5-1
2018 г. – «Деятельностный подход в обучении математики и информатики». Приложение к газете «Вестник образования Юго-Западного образовательного округа». Поделюсь опытом. Методический сборник для педагогов (опыт работы педагогов образовательных организаций м.р. Приволжский) г.о. Чапаевск, ГБОУ ДПО СО «Чапаевский ресурсный центр», 14.03.2018 – 23 с.
10. Публичные представления ИПО на конкурсных мероприятиях 2019 год – Победитель Конкурса на присуждение премий лучшим учителям за достижения в педагогической деятельности.
2019 год – «Областной конкурс профессионального мастерства «Мастер-класс»: опыт организации и реализации внеурочной деятельности» (Дипломант).
2018 год – Победитель Окружного конкурса «Лидер в образовании».
2018 год – «Областной конкурс долгосрочных воспитательных проектов особой педагогической и общественной значимости» (Победитель).
2016 год – «Всероссийский конкурс «Инновационная школа 2016» (Лауреат).
2015 год – «Окружной конкурс «Золотая коллекция видео-уроков» (Призер (III место)).
2011 год – Муниципальный этап конкурса профессионального мастерства «Учитель года 2011» (Призер (II место)).
2011 год – Окружной этап конкурса профессионального мастерства «Учитель года 2011» (Призер (III место)).
2012 год – III Областной конкурс организаторов воспитательного процесса «Воспитать человека» (Призер (III место)).
2012 год – Окружной конкурс «Классный руководитель – 2012» (Призер(III место)).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Компьютерная школа Пермского государственного университета [Электронный ресурс] URL: http://www.cschool.perm.ru/ 
  2. Сайт российской ассоциации образовательной робототехники [Электронный ресурс] URL: http://raor.ru/ 
  3. Сайт Робототехника. Инженерно-технические кадры инновационной России [Электронный ресурс] URL: http://www.robosport.ru 
  4. Абушкин Х.Х., Дадонова А.В. Межпредметные связи в робототехнике как средство формирования ключевых компетенций учащихся // Учебный эксперимент в образовании. 2014. № 33. С. 32–35.
  5. Андреев Д.В., Метелкин Е.В. Повышение мотивации к изучению программирования у младших школьников в рамках курса робототехники // Педагогическая информатика. 2015. № 1. С. 40–49.
  6. Вегнер К.А. Внедрение основ робототехники в современной школе / Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 2013. № 74 (Том 2). С. 17–19.

ACTIVITY APPROACH IN TEACHING MATHEMATICS AND INFORMATIC

© 2019

Levina M.A., teacher of mathematics and computer science
GBOU Secondary School No. 2 v. Privolzhye, Samara Region (Russia)

Abstract: The article discusses the organization of teaching mathematics and computer science in primary and secondary schools on the basis of the activity approach in teaching mathematics and computer science in primary school. Today, one of the most important tasks of a comprehensive school is no longer to “equip” students with a wealth of knowledge, but to instill skills that allow them to independently obtain information and actively engage in creative, research activities. In this regard, the introduction of such technologies into the learning process that would contribute to the formation and development of students' ability to learn, learn creatively and independently on their own becomes relevant.
Keywords: activity approach; own activity; comprehensive personality development; engineering education, robotics.