Центр молодежного инновационного творчества как средство развития образовательной робототехники в школе
Попков А.И. , доцент кафедры ЕМО
В 2013 году в России начали появляться центры молодежного инновационного творчества (ЦМИТ). Программа создания центров была принята Министерством экономического развития Российской Федерации в 2012 году. ЦМИТ призван обеспечить творческой молодежи свободный доступ к современному цифровому оборудованию для быстрого изготовления прототипов изделий по собственному проекту и воплощению новых идей. Предшественниками российских ЦМИТов являются зарубежные Fab Lab, завоевавшие популярность во многих странах.
Первые два ЦМИТа в Томске отрыты в мае 2013 года в Томском университете систем управления и радиоэлектроники. Один из них расположен в СБИ ТУСУР. Центр оснащен 3D принтерами, высокоточными фрезерно-гравировальными станками с ЧПУ, лазерным резательно-гравировальным станком, режущим плоттером, сверлильным и токарным станками, ленточной пилой, паяльными станциями, осциллографами, ручным электрифицированным и монтажным инструментом. Помещение ЦМИТ оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией и современными компьютерами. Есть цветной лазерный принтер и выход в Интернет. Для обучения основам автоматизации имеется набор плат микроконтроллеров семейства Arduino и дополнительных модулей к ним, одноплатные учебные компьютеры Raspberry Pi, электронные компоненты и радиодетали. Программное обеспечение ЦМИТа для проектирования и производства (CAD/CAM) комплектуется как из того, что поступило в составе оборудования, так и из представленного в Интернете открытого ПО типа SketchUp, Inkscape и др. Несколько томских рекламных фирм любезно предоставили бесплатно достаточно большой объем расходных листовых материалов – ПВХ, акриловое стекло, оргстекло, поликарбонат, алюминиевые композитные панели, самоклеящиеся пленки и пр.
С появлением ЦМИТов томская образовательная робототехника получила новый импульс развития. Учащиеся 7-9 классов, прошедшие школу конструкторов LEGO, теперь могут пойти дальше – начать учиться технологиям, позволяющим создавать настоящих, а не только игрушечных, роботов. Первая группа подростков из разных школ в возрасте от 14 лет под руководством автора этих строк приступила к занятиям в ЦМИТе СБИ 3 июня. Экспериментальный курс «введение в цифровые технологии» рассчитан на 3 недели, 15 учебных дней по 5 уроков каждый (4 астрономических часа с перерывами). Вводное занятие – порядок работы в ЦМИТе, правила поведения и техника безопасности.
К моменту написания этого текста ребята научились пользоваться режущим плоттером, переносить вырезанные на самоклеящейся пленке ORACAL детали с подложки на иную поверхность и многому другому, о чем речь ниже.
Возможность проектировать и резать на плоттере пленку, бумагу, тонкий картон позволит развивать пространственное мышление и углублять знания в геометрии, поскольку предполагаемые задания предусматривают построение на компьютере разверток достаточно сложных объемных фигур, вырезку их и сборку в виде правильных многогранников, подарочной упаковки – различных коробочек, имеющих далеко не прямоугольные формы. Даже просто вырезка из самоклеящейся пленки надписей и перенос их с основы на нужную поверхность представляет собой определенную технологическую задачу, решение которой полезно освоить.
Интересная учебная тема – механизмы Чебышева, показывающие нетривиальную кинематику, знание которой будет полезно в дальнейшем для проектирования механики роботов. 12 известных механизмов Чебышева, построенных из плоских деталей, относительно несложно перепроектировать по рисункам и анимационным моделям и вырезать из пластика на фрезерном или лазерном станке. Но для их сборки понадобятся подставки, которые можно выполнить из толстой фанеры или ЛДСП на фрезерном станке с ЧПУ или вручную. Торцы подставок из ЛДСП необходимо закрыть специальной кромочной лентой на клеевой основе, применяя нагрев феном паяльной станции или утюгом.
Как нетрудно заметить, уже эти две темы позволят школьникам освоить целый ряд инструментов и технических приемов, а также познакомиться с современными конструкционными материалами, с их свойствами и способами обработки.
Практически во всей современной технике в массовом порядке применяются маломощные (индикаторные), а иногда и мощные осветительные светодиоды. Светодиоды выпускаются разных форм и размеров, разных цветов свечения. Поэтому очередной темой для будущих робототехников имеет смысл взять проектирование, изготовление деталей, сборку (включая пайку) и программирование светодинамических композиций. Управление светодиодами легко осуществить с помощью платы Arduino. Arduino — это электронный конструктор и удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов. Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования, а также открытой архитектуре и программному коду. Устройство программируется через USB без использования программаторов (сайт arduino.ru).
Работа со светодиодами позволит начать изучение микроконтроллеров и их программирование. Наиболее подходящим кандидатом на эту роль сегодня является открытое семейство микроконтроллеров Arduino/Freeduino/Craftduino. Микроконтроллеры семейства и дополнительные модули к ним широко продаются в магазинах радиодеталей и Интернете. В свободном доступе в Интернете размещены русифицированная среда программирования Arduino, многочисленные уроки и инструкции.
Учитывая сказанное, следующей темой нашего курса стало знакомство и работа со светодиодами. Ребятам было предложено изготовить из фанеры, алюминия и поликарбоната стенд «светодинамические фантазии». На пластине из прозрачного поликарбоната с надписями, выгравированными лазером, смонтировали несколько групп светодиодов по нарастающей сложности: «одиночный», три цветных «светофор», цепочка «бегущие огни», матрица. Далее школьники, подключив сборки к плате Freeduino, начали осваивать управление светодиодами из программной среды Arduino, включать их в разной последовательности. В частности, одиночный светодиод мигал сигналом SOS (три коротких вспышки, затем три длинных и снова три коротких). На сборке из красного, желтого и зеленого светодиодов моделировалась работа реального светофора, «бегущие огни» включали светодиоды последовательно с разной скоростью.
Следующим, более крупным проектом стало изготовление светового короба «светящиеся буквы» (типа вывеска на магазине). В качестве содержательного текста - свои имя и фамилия. Короб изготавливался из ПВХ толщиной 10 мм и пленки ПЭТ. Внутренне пространство короба делилось картонными перегородками на отсеки по числу букв и их ширине. В верхней стенке короба в отверстиях монтировались светодиоды белого свечения. Короб закрывался прозрачной пленкой ПЭТ толщиной 1 мм. На пленку наносились буквы (или «дырки» от них, кто как пожелает), вырезанные на плоттере из цветной самоклейки. Фон букв – цветная витражная (прозрачная) самоклеящаяся пленка. Получилось красиво и даже немного волшебно.
Снаружи на коробе разместили схему соединения светодиодов, такую, чтобы была возможность включать каждый светодиод отдельно. Концы проводков вывели на штыревой разъем. Отдельно спаяли шлейф для подключения короба к плате Freeduino, каждый светодиод на отельный контакт. Далее – программирование последовательностей включения/выключения светодиодов. К некоторому нашему удивлению короб оказался очень богат на вариации световой динамики. Тут у ребят разыгралась фантазия: включать буквы хором и поодиночке, последовательно в прямом и обратном направлении, засвечивать в случайном порядке, плавно зажигать и гасить хором или отдельно, реализуя в программном цикле широтно-импульсную модуляцию.
Геометрическая тема – проектирование небольших объемных средней сложности предметов в 3D редакторе и печать их на 3D принтерах. Материал – пластик ABS или PLA. Здесь ребята знакомятся с трехмерным проектированием, изучают устройство и принципы действия 3D принтеров разных типов. Возможное ПО для создания компьютерных 3D моделей – свободные среды Inkscape и SketchUp, которые нетрудно найти в Интернете.
Успешно освоив обозначенные темы, учащиеся будут почти готовы взяться за проектирование и изготовление более сложных изделий, состоящих из многих деталей. Среди последних наверняка встретятся детали в виде тел вращения. Для их изготовления необходимо освоить работу на учебном токарном станке. В качестве зачетной работы можно предложить изготовление из дерева набора шахматных фигур и шахматной доски. Трудоемкость задачи для одного ученика может оказаться слишком большой, в таком случае целесообразно разделить задачу на группу из двух-трех человек.
В робототехнике широко используются шестеренчатые редукторы и ременные передачи с зубчатыми ремнями, а также системы линейного перемещения на ходовом винте и линейного позиционирования на зубчатом ремне. Заслуживает внимания устройство определения величины шага и моментов шаговых двигателей. Полезен будет и стенд, демонстрирующий ШИМ в широких пределах регулировок. Поэтому следующими темами курса цифровых технологий и ОРТ можно взять конструирование и изготовление перечисленных демонстрационных стендов и механизмов. Большинство деталей для таких стендов можно найти в вышедших из употребления струйных и лазерных принтерах и копировальных аппаратах. Недостающие детали спроектировать и вырезать на лазерном или фрезерном станке из пластика, например, поликарбоната, оргстекла или акрила. Моторчики постоянного тока взять от сломанных игрушек или купить в магазине. Там же взять и добавить в схемы концевые выключатели, предохраняющие конструкции от саморазрушения. Питание – от батареек или сетевых адаптеров. Сборку стендов удобнее выполнять сначала на макетных площадках из фанеры, а после отладки и оптимизации конструкций переносить их на чистовые подставки. Стенды снабдить краткими описаниями.
Освоить отдельные технологии автору помогали руководитель ЦМИТа и энтузиасты-добровольцы. Наработками к курсу с рабочим названием «введение в цифровые технологии как раздел образовательной робототехники» автор готов поделиться на мастер-классах и семинарах.
Здоровое питание школьника –
залог успеха в новом учебном году
З.М. Воронина, специалист по УМР ТОИПКРО
Организация школьного питания, обеспечивающая охрану здоровья учащихся, является неотъемлемой частью здоровьесберегающей школьной среды. Питание – один из факторов среды обитания, оказывающих непосредственное влияние на формирование здоровья детей и подростков. Нарушение качества и организации питания в детском и юношеском возрасте отрицательно сказывается на показателях физического развития, заболеваемости, успеваемости, становится причиной обменных нарушений и хронической патологии. Совершенствование системы питания в общеобразовательных учреждениях напрямую связано с сохранением здоровья нации и задачами улучшения демографической ситуации в стране.
Сохранение здоровья и увеличение продолжительности жизни населения страны, вопросы здорового питания подрастающего поколения стали одной из приоритетных задач государственной политики Российской Федерации. Данная проблема выглядит актуальной в контексте многих стратегических документов, в том числе в «Национальной стратегии действий в интересах детей на 2012 - 2017 годы» (утв. Указом Президента РФ от 1 июня 2012 г. № 761). «… Формирование потребности у детей и подростков в здоровом питании и совершенствование системы обеспечения качественным питанием детей в образовательных учреждениях, лечебных и лечебно-профилактических, санаторно-курортных и реабилитационных учреждениях» - одна из основных задач национальной стратегии (п.2, IV раздел: «Здравоохранение, дружественное к детям, и здоровый образ жизни»).
Государственная политика в области здорового питания представлена как комплекс мероприятий, обеспечивающих удовлетворение потребностей различных категорий населения в рациональном питании с учетом традиций, привычек и экономического положения семьи. «Одной из важнейших задач совершенствования организации школьного питания является формирование у детей культуры здорового питания, повышения квалификации руководящих и педагогических кадров, работников сферы школьного питания в части формирования культуры здорового питания, а также осуществления соответствующей просветительской работы среди детей, их родителей (законных представителей) и педагогического коллектива» (Письмо Департамента воспитания и социализации детей Минобрнауки России от 12 апреля 2012 г. № 06-731 «О формировании культуры здорового питания обучающихся, воспитанников»). Серьёзную методическую поддержку субъектам РФ оказывает Министерство образования и науки, разрабатывая методические рекомендации и программы по организации школьного питания и оздоровления детей, формированию культуры здорового питания обучающихся и воспитанников. Так в рамках реализации мероприятия «Организационно-аналитическое сопровождение мероприятий приоритетного национального проекта «Образование» Институтом возрастной физиологии РАО разработаны методические рекомендации «Формирование культуры здорового питания обучающихся. Воспитанников» (Приложение к письму Департамента воспитания и социализации детей Минобрнауки России от 12 апреля 2012 г. № 06-731). Указанные материалы размещены в журнале «Администратор образования» (№ 9,11 - 2012 г.), а также на сайте Минобрнауки России: http://www.mon.gov.ru и Интернет-портале http://holidey.cipv.ru/home.php.
Рекомендации освещают различные аспекты организации школьного питания, структурные компоненты системы детского питания, критерии оценки эффективности оздоровления детей и др. Вот некоторые из них:
Здоровое питание – важный фактор нормального развития и здоровья детей
Формирование культуры здорового питания в образовательных учреждениях
Организация питания обучающихся, воспитанников в образовательном учреждении
Реализация модульных образовательных программ формирования культуры здорового питания
Методика мониторинга организации питания обучающихся и эффективности работы образовательного учреждения по формированию основ культуры здоровья, включая культуру питания
В разделе «Просветительская работа по формированию культуры здорового питания» представлена тематика и конспекты лекций для родителей и специалистов образовательных учреждений:
Лекции для родителей младших школьников
Лекции для родителей подростков
Лекции для родителей старшеклассников
Методические рекомендации по организации питания обучающихся и воспитанников образовательных учреждений и перечень федеральных нормативных правовых документов, регламентирующих работу, содержит Совместный Приказ Минздравсоцразвития России № 213н и Минобрнауки России №178 от 11.03.2012 «Об утверждении методических рекомендаций по организации питания обучающихся и воспитанников образовательных учреждений» (журнал «Администратор образования», № 12, июнь - 2012 г.).
Достижение нового качества питания детей и подростков невозможно только за счет технического переоснащения, изменения организационных структур и форм управления, характера финансирования школьного питания. Необходимо уделить внимание созданию привлекательного образа школьного питания, широкой пропаганде правильного питания. Питание школьников это целостная система и единый комплекс задач, требующих скоординированного решения большого количества организаций. По мнению ученых Института отраслевого питания, обязательных базовых элементов рационального школьного питания всего пять:
Полноценные рационы, обоснованные с научно-медицинской точки зрения и разработанные для конкретной территории из качественных местных продуктов.
Современные технологии приготовления пищи, оборудование и контроль.
Грамотная организация системы в целом, кадры, логистика и управление.
Финансово-экономическое обоснование и планирование реорганизации.
Разъяснение и пропаганда среди всех слоев населения идей правильного полноценного питания.
Важнейшим условием успешной работы нашего региона по здоровьесбережению в соответствии с требованиями президентской инициативы «Наша новая школа» является модернизация системы школьного питания. Современная и рациональная организация питания школьников в соответствии с нормами СанПиН и современными технологическими условиями рассматривается как одна из важнейших задач, поставленных перед системой образования Томской области. Совершенствование школьного питания базируется на системном подходе по создание условий, способствующих формированию у всех субъектов образовательного процесса основ рационального питания, как одной из составляющих здорового образа жизни.
В настоящее время задача охраны здоровья детского населения преимущественно решается посредством здоровьесберегающей деятельности средних общеобразовательных учреждений. Это обусловлено тем, что большая часть детского населения – учащиеся, и основную часть времени они проводят в стенах школ, при этом установлена прямая зависимость уровня здоровья детей от состояния образовательной среды, в которой ребенок находится. Культура питания – важнейшая составная часть общей культуры здорового и безопасного образа жизни обучающихся, что нашло отражение в федеральных государственных образовательных стандартах нового поколения (ФГОС). Формирование культуры здорового питания должно начинаться с самых первых этапов обучения ребенка в школе и продолжаться на протяжении всех лет обучения с учетом возрастного подхода.
Один из актуальных вопросов реализации областной политики в сфере обеспечения детей полноценным питанием в образовательных учреждениях – это научно-методическая поддержка и сопровождение деятельности педагогических кадров образовательных учреждений. В учреждениях образования целесообразно создавать особую среду для воспитания и дополнительного образования детей, развития их способностей. Разнообразные аспекты деятельности ОУ сопровождают в ходе многочисленных мероприятий (семинаров, консультаций, курсов повышения квалификации) методические службы муниципалитетов и научно-методические учреждения, в частности Томский областной институт повышения квалификации и переподготовки работников образования (ТОИПКРО). Методическая поддержка и сопровождение деятельности педагогических работников может рассматриваться как их обучение или консультирование, как оказание им методической помощи в разработке программ или программных документов, как совместная деятельность субъектов, осуществляющих школьное питание.
Научно-методическое сопровождение деятельности педагогических кадров области со стороны ТОИПКРО – это процесс совместной деятельности методиста и педагогов по обеспечению условий качественной реализации ими воспитательных услуг, который предполагает активную роль субъектов, их готовность к участию в создании этого сопровождения. В Томском областном институте повышения квалификации и переподготовки работников образования в качестве научно-методической поддержки и сопровождения педагогических кадров осуществляются следующие виды деятельности:
повышение квалификации педагогических кадров;
консультирование и информационная поддержка педагогов;
рецензирование программ ОУ;
создание, публикация и распространение методической и учебно-методической литературы.
Повышение профессионального мастерства педагогических кадров, курирующих организацию школьного питания и оздоровление детей, – немаловажная задача в современных условиях. Кафедрой здоровьесберегающих технологий и профилактики разработана и реализуется образовательная программа очного обучения «Основные направления, проблемы, перспективы модернизации школьного питания» (80 ч.). В процессе реализации курсов практикуются различные совместные виды деятельности, которые дают возможность каждому слушателю не только получить необходимую информацию, но и поделиться своими знаниями. Организация занятий по программе курсов предусматривает посещение образовательных учреждений г. Томска и практическую работу на базе Роспотребнадзора по Томской области, с использованием его материально-технической базы. С целью информирования о проведении ежегодного всероссийского мониторинга школьного питания, анализа данных о состоянии организации школьного питания по России и Федеральным округам предусмотрена работа со специализированным сайтом «Мониторинг школьного питания в общеобразовательных учреждениях Российской Федерации» www.monpit.ru.
Целенаправленная, научно и методически обоснованная работа по формированию основ культуры питания, безусловно, оказывает влияние на ситуацию, связанную с состоянием здоровья школьников. Для обеспечения системного подхода вопросах формирования здорового образа жизни и правильного пищевого поведения основными задачами в работе образовательного учреждения региона являются:
Организация и проведение разъяснительной и просветительской работы со всеми участниками образовательного процесса.
Вовлечение всех заинтересованных лиц: родителей, педагогов, предпринимателей, организующих питание школьников, медицинских работников в процесс формирования культуры питания обучающихся.
Повышения гигиенической грамотности педагогов и родителей.
Ликвидация информационного дефицита в вопросах культуры питания.
Формирования позитивных стереотипов пищевого поведения, соответствующих гигиеническим принципам здорового питания.
Профилактика поведенческих рисков здоровью, связанных с нерациональным питанием школьников в общеобразовательных учреждениях региона.
Литература и Интернет-источники:
Официальный сайт Всероссийского мониторинга школьного питания http://www.monpit.ru/
Сайт Минобрнауки России http://www.mon.gov.ru
-
Федеральная Программа модернизации школьного питания http://pitanie2007.ru
-
«Администратор образования», № 9,11, 12 - 2012 г.
|
