Ғылыми жұмыстың жетекшілері: Қамалиден Айгерім Сағындыққызы информатика пәнінің оқытушысы, техника ғылымдарының магистранты.

Здуалиев Рауан Қайыргелдіұлы физика пәнінің оқытушысы, жаратылыс ғылымдарының магистрі.

Ғылыми жұмысты орындағандар: Базылбекова Сабина, Сағындық Тұрар Информатика мамандығының 3 курс студенттері.

Ақмола облысы Білім басқармасының жанындағы «Көкшетау қаласы, (қазақ тілінде оқытылатын) Ж. Мусин атындағы педагогикалық колледжі» МКҚК

Естімейтін оқушыларға робототехниканы үйрету: АКТ – ны қолдану арқылы алдын ала оқыту

Естімейтін оқушыларға робототехниканы үйрету АКТ – ны қолдану арқылы алдын ала оқыту.docx (242 КБ)

Аннотация

Бұл мақалада Қазақстанда робототехникамен жұмыс істейтін робототехника командалары жайлы, естімейтін оқушыларға робототехника арқылы білім беру мәселелері мен тиімділігі қарастырылады. LEGO EV- 3 роботымен сатымен көтерілеу роботы жайлы ақпарат беріледі.

The annotation

This article is about  the system of robot technique’s commands and  process   in the Republic of Kazakhstan. It considers the necessity  of robot   technique’s  teaching ways  to  disabled people (deaf). This article also contains the instruction of walking up the stairs via Lego EV 3 robot   device.

Ғылыми жұмыстың мақсаты: Робототехниканы бірлесіп зерттеу кезінде саңырау оқушыларды оқытудағы жетіспеушіліктері мен артықшылықтарын анықтау. Зерттеу оқыту педагогикасы мен мазмұнына және осы ұғымдарды дамыған қоғамда құлақтары естімейтін оқушылар үшін қиыншылықтарды жеңуге қалайша енгізуге болатынына бағытталады.

Ғылыми жұмыстың міндеттері: Робототехниканы коррекциондық мектептерде қолдану аясын кеңейту.

Коррекциондық оқушыларға зерттеу жұмысының тигізетін жағымды әсерлерін қарастыру.

Ғылыми жұмыстың өзектілігі:Робототехниканы зерделеу, әсіресе оны оқитын оқушылар үшін алғышарт болатын әдебиетте кеңінен берілген. Осыған қарамастан, құлағы естімейтін оқушылар  тарапынан робототехника мүддеге тартуға бағытталған зерттеулердің шамалы саны ғана бар. Осы зерттеу мақсаты құлағы естімейтін оқушыларды робототехника қоғамдастығына қосу үшін мүмкіндіктерді анықтау болып табылады және құлағы естімейтін оқушылардың жаңа қоғамдастықта әрекет ететін бір бөлімі болып қалады.

Зерттеу нысаны:Робототехниканы пайдалана отырып, баспалдақтан көтерілу роботын құру.

Зерттеу обьектісі:LEGO EV-3 роботы.

Ғылыми жұмыстың болжамы:Робототехниканы оқытуға бейімдеу, қызықты сабақтардың болуына әкелу арқылы ҒММТ рөлін арттырып, құлағы естімейтін оқушылардың жарыстарда қолдана алатын жабдықтарын кеңейту қажет. Ұзақ мерзімді келешкете мұның ҒММТ аясында мансап қуғысы келетін және оқығысы келетін құлағы әлсіз еститін оқушылардың санын арттыруға себеп болатыны туралы болжам бар.

КІРІСПЕ

Робототехника даген қызығушылықтың арқасында, оқушылар Ғылым, Машина құрылысы, Математика және Технология сияқты ұғымдарды зерделейді. Бұл ұғымдар машина құрылысының негізгі  міндеттерін, сондай-ақ бағдарламалаудың негізгі қағидаларын ашуға көмектеседі. Бірлесіп зерттеу кезінде саңырау оқушыларды оқытудағы жетіспеушіліктері мен артықшылықтары анықталады. Зерттеу оқыту педагогикасы мен мазмұнына және осы ұғымдарды дамыған қоғамда құлақтары естімейтін оқушылар үшін қиыншылықтарды жеңуге қалайша енгізуге болатынына бағытталады. Бұл жұмыста коммуникациялық технологиялар мен ақпаратты ашу үшін мүмкіндіктер есебінен робототехниканы оқыту түсініктерін тереңдету ұсынылады.

Робототехниканың көмегімен, оқушылар ғылыми, машина жасау математика және технология негіздеріне жаттығысып, үйреніп жатыр. Оқушылар роботтар жасап, компьютерлік бағдарламалар жасайды, осылайша дербес робот операцияларды орындау үшін бағдарламалар алады. Оқушылар XXI ғасырға тән бірлесіп жұмыс істеуге және дағдылардың дамуына әсер ететін командада жұмыс істейді. 

Осы мезетте Қазақстанда роботтармен жұмыс істейтін 150 – ге жуық команда бар. Әр команда бүкіл әлем бойынша 24 000 командамен салыстырғанда 10 – 19 жас аралығында үшеуден артық оқушылардан тұрады. Бұған қарамастан, қазіргі таңда естімейтін оқушылардың шамалы саны роботтотехникаға қатысады.

Әрекетке қабілетсіздіктің сыншыл теориясы осы зерттеуге жататын сыншыл теориялардың басқа нысандарының арасында туындаушы теориялық негіз болып табылады. Осы теория әрекетке қабілетсіздікпен және оның білім беру мен қоғамға (Hoksin 2008) қосылуына қатысты мәселелерді қарастырады.Әдетте, еститін адамдар қоғамында құлағы естімейтін адамның мүмкіндігі мен рөлі нақты деңгейде шектелген.

Инклюзивтік білім оқудағы нақты қиындықтары болатын оқушылар үшін білім беру тосқауылдарын біртіндеп жылжыта түсуде. Қазіргі таңда, инклюзивтік оқыту оқушылардың оқудағы қиындықтары болатын білім беру саласындағы халықаралық танылған саясат болып табылады.

Құлағы естімейтін оқушылардың ақыл-ойы кем ретінде тарихта қалыптасып қалған. Құлағы естімейтін оқушыларға жасалып жатқан қолдау саясатына қарамастан, қазіргі мезетте Қазақстанда құлағы естімейтін инженерлер өте аз.

Ғылыми жұмыстың өзектілігі: Қазіргі таңда робототехникамен жалпы оқушылардың көбі айналысып жатыр. Бірақ Қазақстандық робототехника қауымдастығында құлағы естімейтін оқушылардың бірде-бір командасы жоқ. Робототехниканың алғышарттарын және әдебиетте сипатталған машина жасау және бағдарламалау негіздерін ғылымға енгізуді ескере отырып, осы зерттеуді құлағы естімейтін оқушыларды оқыту кезінде ескеру керек, әрі бейімделу кезеңін анықтау үшін робототехника бойынша сабақтарда оларды оқытуға көңіл бөледі.

Осы зерттеу бірегей мәселе болып табылама немесе қолдағы тұжырымдаманың жаңа орамы ғана ма?

Робототехниканы зерделеу, әсіресе оны оқитын оқушылар үшін алғышарт болатын әдебиетте кеңінен берілген. Осыған қарамастан, құлағы естімейтін оқушылар  тарапынан робототехника мүддеге тартуға бағытталған зерттеулердің шамалы саны ғана бар. Осы зерттеу мақсаты құлағы естімейтін оқушыларды робототехника қоғамдастығына қосу үшін мүмкіндіктерді анықтау болып табылады және құлағы естімейтін оқушылардың жаңа қоғамдастықта әрекет ететін бір бөлімі болып қалады.

Сатымен жүруші робот

Бұл робот сатылардан жүру арқылы ерекшелінеді. Арнайы құрылысына байланысты, бұл робот сатылардан  жүру мүмкіндігі бар. Көбінесе сатылардан көтерілген кезде, сол сатылардың ұзындығын, енің дәлме дәл білген жөн болады. Айналым жасалған сайын роботтың артқы бөлігі көтеріле бастайды, яғни сатыға байланысты көтеріледі. Ал сатыда толық жиналу үшін жанасу тетігі басылып, артқы бөлігі жинала бастайды. Алдынғы және артынғы дөңгелектеріне байланысты арнайы айналым мосттары орналасқан. Олар дөңгелектерді алға артқа айналдыру мүмкіндіктерін жасайды. Ал артқы бөлігіндегі ортанғы мотор, артқы бөліктегі қозғалысты қамтамасыз етеді. Сатыға көтеріліп түсуіне жауап береді. Ортанғы бөлігіндегі дөңгелектер қозғалмалы, яғни бос болып келеді(өз бетімен айнала береді). Ал алдыңғы дөңгелектер роботтың тоқтауына және бұрылуын қамтамасыз етеді.  

Робототехниканы оқытуға бейімдеу, қызықты сабақтардың болуына әкелу арқылы ҒММТ рөлін арттырып, құлағы естімейтін оқушылардың жарыстарда қолдана алатын жабдықтарын кеңейту қажет. Ұзақ мерзімді келешкете мұның ҒММТ аясында мансап қуғысы келетін және оқығысы келетін құлағы әлсіз еститін оқушылардың санын арттыруға себеп болатыны туралы болжам бар.

Робототехника – роботтарды зерделеумен айналысатын, жасалған роботтар тапсырманы орындайтын дербес машина болып табылады. Осы зерттеуде қарастырылатын робототехника бөлімі MindStorms жиынтықтарын пайдалану арқылы роботтарды салуға және тиісті бағдарламаларға жатқызылады. Робототехниканы зерделеуде оқушылардын роботтарды жасау үшін машина жасау негіздерін білуді, сондай-ақ роботтардың өз әрекеттерін автоматты түрде жасай алуы үшін бағдармалау негіздерін түсінуді керек етеді.

Робототехника бойынша бірнеше халықаралық жарыстар болады, олардың әрқайсысына Қазақстан жыл сайын қатысады. Роботтардың бүкіләлемдік олимпиадасына – бұл үш қатысушыдан тұратын командалар жарысы. Командаларға 90 минутта жұмысты құрып, көп уақыт ішінде ұпайға жарысу керек болады. Конкурстық  шарты ақпан айында жарияланады, ұлттық сайыс қыркүйек айында, ал халықаралық сайыс қараша айында өтеді.

Осы ретте Бенитти оқулығы (2012) машина жасауды зерделеу кезінде оқушыларға арналған тиімділікті көрсететін, мектепте роботтарды пайдалану бойынша әдістемелік шолуларды ұсынады.

Роботтарды қолданудағы басты фактор мыналарды қамтиды: оқушылар роботтехниканы үйренуде тежейтін кедергілерге жол бермеу, жабдықтау, педагогтардың біліктілігін көтеру, робототехниканы дамыту бойынша іс-шаралар өткізу, сондай-ақ әртүрлі жағдаяттарда оқушыларға арналған қажетті рұқсаттар мен оларды енгізу қажет. Сабақтың немесе сессияның мазмұны нақты машина жасаудың  негізгі тұжырымдамасына маманданады. Нақты тәжірибе арқылы оқушыларды оқытуды синтездеп, робототехника бойынша міндеттерді шешу үшін стратегияларды қолдануға болады. Ұсынылған тұжырыдаманы тікелей қолдану оқушыларды біліммен қамтуды қажет етеді. Міндет-негізгі мәселелердің өзара әрекеттестігі мен шешілуін керек етеді. Машина жасау мен бағдарламалау арнайы тілсіз жүргізіледі. Осылайша күрделілік коэффиценті азайтады.

Робототехника бойынша сабақ әдетте 10 минут бойы командалық жұмыстан басталады. Сабақтың мазмұны Yotube сияқты қосалқы ресурстар мен үлгілерді пайдалана отырып, 10-15 минут бойы түсіндіріледі. Сыныптағы сабақ бір сағатқа ұзарады. Роботтарды салу және сондай-ақ бағдарламалау бойынша нұсқаулықты әдетте әр команданың ноутбугынан табуға болады. Әр оқушының өзінің жиынтығы болса да, бұл командадағы жұмыс пен бірлескен мақсаттарға қолдау көрсетпейді. Бір жиынтықпен робототехникалар үш оқушыға дейін жұмыс істей алады. Коммуникативтік дағдылар пікірлерді алмасу арқасында дамиды.

Робототехника бойынша оқушылардан тұратын команда кешкі сабақтарда немесе қоғамдық қызмет аясында не оқытушы, не команда көшбасшысының басшылығымен жаттығады. Бұл үшін АКТ-ның бірнеше нұсқасын пайдаланатын профессорлар, оқытушылар мен студенттер керек.

Оқытушылар үшін ақпаратты табуға болатын сайттар (мысалы, Carnegia Melllon Robotics Academy), сондай-ақ робототехникасына байланысты (мысалы, Legoengineering) нақты мәселелерді жалпы шолу және талқылау үшін қауіпті болатын сайттарда бар.

Роботтарды (NXT және EV3)жобалау бойынша нұсқаулықтардың кең топтамасы бар, олардың кейбіреулері салынып, бейне қозғалысы Youtube-қа жүктеледі. Бұл ретте, көп бейнелер түсіндірмелерден тұрады, тілдік бөгеттерге қарамастан , роботтардың қалай жұмыс істейтінін көруге болады. Қазақстандық оқушылар өз жұмыстарын басты әлемдік жарыстарға ұсынды, сондай - ақ оларды Youtube бейне топтамалары мен басқа сайттардан табуға болады. Бұл командалар арасындағы өзара қатынасты қолдайтын жарыс, сондықтан Ашық қоғамдастыққа робототехника мен басқа да элементтерді қолдана отырып , нақты тақырып бойынша жобаның ауызша таныстырылуын өткізуге мүмкіндік береді.

Әдебиетте естімейтін оқушыларды оқытудағы технологияларды қолдану әдістерін табуға болады.Paglario (1998) естімейтін оқушыларға арналған калькулятор мен компьютерлерді қолдануды алға қояды. Оқытушы оқу мен ресми қабылдауға басымдық жасай отырып, компьютерлік ойындарда делдал ретінде шығуы керек.

Пиаджет, швейцариялық психолог, когнитивтік дамыту теориясын әзірлеп шығарды, оған сәйкес когнитивті даму кезеңінен өткен балалар дағдылардың білгілі бір жиынтығымен когнитивті дамудың анағұрлым күрделі сатысына жетеді. Төрт кезең сенсорлы моторлы кезеңге жатады (туғаннан бастап 2 жасқа дейін), алдын ала кезең (2 жастан 7 жасқа дейін), өндірістік кезең (7 жастан 11 жасқа дейін) және ресми операциялардың кезеңі (11 жастан бастап). 5 – 7 сынып оқушылары соңғы кезеңге жата алады. Осы кезеңнен өту кезінде оқушы абстрактілі және гипотетикалық идеялар туралы ойлай алады. Мәселелердің түрлі шешімдерін қарастырып, метакогнитивті әрекеттер қабылдауға болады.

EV3 – конструктордың  үшінші нұсқасы екенің айрықша атап өткім келеді. Алдыңғы нұсқалар NXT (екінші нұсқа) және RCX(бірінші нұсқа) деп аталады. NXT нұсқасы әлі де EV3 нұсқасымен бірдей сатылып жатыр, бірақ ескі нұсқалар туралы бұл жерде жазбаймын.

EV3  микрокомпьютердің ішінде Linux операциялық жүйесін қолданатын ARM 9 процессоры бар. Мұнда 4 кіру порты және 4 шығу порты бар. Сізге 16 Мб флеш-жады және 64 Мб RAM ұсынылады. Жадын кеңейту үшін көлемі 32 Гб Mini SDHC  картасына арналған слоты бар. Блоктың интерфейсінде алты батырма, үш түсті көмескі жарық және ажыратымдылығы   178x128 ақ қара дисплейі бар. Осында динамик те бар. Микрокомпьютер роботпен әрекеттесу үшін Wi-Fi (кіріктірмелі Wi-Fi жоқ, NETGEAR WiFi dongle WNA1100 Wireless-N 150 адаптерін пайдалану ұсынылады) және Bluetooth (Bluetooth кіріктірмелі) қызметтерін пайдаланады.

Қуттандырылуы шынашақ батареялардан (өлшемі АА) немесе сыйымдылығы 2050 мАс литий аккумулятор арқылы жүргізіледі. Батареяға қарағанда, аккумулятормен робот неғұрлым көп жұмыс жасайды. Аккумулятор 3-4 сағат қуаттандырылады.

Нақты нұсқадағы роботтарға бағдарлама LEGO Mindstorms EV3 бағдарламалық жасақтаманың көмегімен жасалады. Бағдарлама жасау мұнда қарапайым және аса күрделі бағдарламалар жасау қызметі бар LabVIEW бағдарлама жасау тілінде негізделген визулды топтамалық. MyBlocks  құралының көмегімен өзіндік топтамаларды жасауға болады. Бағдарламаның максималды көлемі – 16 топтама, цикл мен бағдарламаның басталу топтамасын есептемеген жағдайда. Бағдарламалық жасақтама Microsoft Windows немесе Apple Macintosh арқылы қызмет етеді. Орыс тілі қолданылады.

LEGO Mindstorms EV3 бағдарламалық жасақтаманың оқыту нұсқасы бағдарлама жасаумен шектелмей, датчиктерден статистикалық мәліметтерді жинап микрокомпьютер жадына жазуға немесе нақты уақыт барысында оларды USB кабелі, Wi-Fi немесе Bluetooth арқылы жіберуге мүмкіндік береді. Жиналған мәліметтерді сараптап, олардың көмегімен кестелер жасауға болады. Мұнда оқушылар мен ұстаздарға көмек көрсетуге арналған мультимедиялық сабақтар бар.

Егер сіздерді бағдарлама жасаудың баламалы орталары қызықтырса,  LEGO Mindstorms EV3 шектелмей, LabVIEW (LabVIEW LEGOMINDSTORMS қосымша модулі қажет)  әзірлеу орталығының және RobotC (бағдарлама жасау тілі C, 4.x  нұсқалы RobotC EV3 және NXT нұсқаларын қолданады версии) көмегімен бағдарлама жасауға болады. Бағдарлама жасау орталарының екеуі де ақылы. RobotC-те Сіз өзіңіз роботты виртуалды әлемде тестілей де аласыз. Виртуалды әлемдерді осы жерден жүктеп алуыңызға болады. Ақысыз әлемдерді осы жерден көруге болады ev3dev. Осында ресми түрде C++, Lua, Node.js, Python  және шеттегіәзірлеушілерGoogle Go, C және Clojure тілдер қолданылады. NET –ке табынушыларға LEGO MINDSTORMS EV3 API және MonoBrick жобалары бар. Basic-ке табынушылар үшін Small Basic әзірлеу ортасына кеңейтулер бар.

Қорыта айтқанда, бұл зерттеу жұмысымыздың нәтижесі болды. Екі күннің ішінде Сағындық Тұрар мен Базылбекова Сабина сатымен көтерілетін роботты құрастырды. Келесі екі күнде оның жүру программасы құрылды. Программа LEGO MINDSTORMS EV3 Home Edition бағдарламасында жүзеге асырылды. Құлағы естімейтін оқушылардың ақыл-ойы кем ретінде тарихта қалыптасып қалған. Құлағы естімейтін оқушыларға жасалып жатқан қолдау саясатына қарамастан, қазіргі мезетте Қазақстанда құлағы естімейтін инженерлер өте аз. Көкшетау қаласының бір мектебінде зерттеу жүргізілді. Инклюзивті оқушыларға робототехника алғаш көргеннен қызықты болғанымен, оны түсінуде қиындықтар болды. Оқушылар біртіндеп робототехника бөлшектерін тани бастады. Біздің студенттер мен физика пәнінің оқытушысы Здуалиев Рауан Қайыргелдіұлы оқушыларға оңайдан қиынға стратегиясы бойынша роботты жинауды үйретті. Бізбен қоса аудармашы ұстазда болды. Оқушылардың қабылдауы біртіндеп өсті. Оларға осы робототехника сабағының берер жемісі көп болды. Осы сабақ шынымен де құлағы естімейтін, инклюзивті оқушылардың ойлау қабілетіне жақсы әсерін тигізді. Зерттеу нәтижесінде студенттер мен инклюзивті оқушылармен біріге отырып, сатымен жүретін роботты толығымен жасадық. Программасы да құрылды. Бұл ғылыми жұмыстың мақсатына жеттік.