Статья: Теория и практика использования робототехники в образовательном процессе

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Исследование проводилось в несколько этапов. На первом этапе добровольным испытуемым - студентам давалась инструкция по взаимодействию с антропоморфным роботом и проводился первичный диагностический срез. На втором этапе в течение 15 минут осуществлялся непосредственный контакт с роботом. На третьем этапе проводился вторичный психодиагностический срез. В завершение исследования давалась качественная и количественная интерпретация результатов. Для оценки достоверности различий использовались методы математической статистики.

Основной методикой был опросник, разработанный американскими психологами А. Уэссманом и Д. Риксом для самооценки эмоциональных состояний. Методика эффективна для оценки изменений эмоционального состояния на протяжении определённого периода времени [10, с. 94-96]. Дополнительные методики: опросник САН (самочувствие, активность, настроение) [11], самооценочный опросник эмоционального состояния с измерением отдельных шкалпоказателей (спокойствие - тревожность; энергичность - усталость; приподнятость - подавленность; уверенность в себе - беспомощность) [12, с. 39-40].

По основной методике были получены следующие результаты. Внешнее и внутреннее эмоциональное состояние студентов до и после взаимодействия с роботом «Фёдор» улучшилось, об этом свидетельствует возрастание средней оценки по группе. В целом данные свидетельствует о повышении адаптации и настроения относительно окружающих объектов. Оценка внутреннего эмоционального состояния фиксировалась на основе ощущения студентами общего благополучия. После контакта с антропоморфным роботом оно получило высокую среднегрупповую оценку, значит, улучшилось внутреннее эмоциональное состояние в группе в целом. Внешняя самооценка эмоциональных состояний студентов после исследования выражалась в вербальных высказываниях испытуемых. Она также имела более высокие значения на втором диагностическом срезе. В целом количественный показатель эмоционального благополучия и адаптации до и после контакта с антропоморфным роботом улучшился, что было подтверждено методами математической статистики. Опросник оперативной самооценки «самочувствие, активность, настроение» показал изменение показателей шкал методики в сторону их повышения. Улучшение показателей после контакта с антропоморфным роботом достоверно отмечается по всем трём шкалам. Наиболее значимы изменения по шкале «Настроение», что свидетельствует об улучшении эмоционального фона протекания психических процессов, поведения и обучения в целом. Анализ отдельных четырёх шкал самооценочной методики эмоционального состояния свидетельствует о повышении их значения в сторону эмоционального благополучия после взаимодействия с антропоморфным роботом. Наиболее значительны изменения по шкалам «Спокойствие / Тревожность» и «Энергичность / Усталость». После исследования студенты чаще оценивали своё состояние как более «выдержанное», «сдержанное», «уравновешенное», «благоразумное», «терпимое», а себя как более «инициативных», «деятельных», «предприимчивых», «целеустремлённых», «активных», «расторопных», «пробивных». Повышение значений после исследования зафиксировано и по другим шкалам: «Приподнятость / Подавленность» и «Чувство уверенности в себе / Беспомощность», но в меньшей степени. Так, студент после непосредственного контакта с роботом чаще позитивно оценивал своё состояние как «энергичное», «живое» и «подвижное», а самого себя как «решительного», «способного», «сильного», «самостоятельного».

В исследовании выявлена прямая сильная связь между возрастом студента и его активностью по методике САН. Чем старше возраст студента, тем меньшая активность, интерес и большее напряжение выявлена у него на первом этапе исследования перед контактом с роботом. Возможно, подобный эффект может быть объяснён тем, что современная культура ориентируется в первую очередь на будущее, поэтому возрастает социальная потребность в инновациях; теперь не только молодёжь учится у старших, но и старшее поколение во всё большей степени учится у молодёжи. Концепция М. Мид правильно схватывает зависимость межпоколенных отношений от темпов научно-технического и социального развития. Однако, на наш взгляд, какие бы новшества ни предлагала молодёжь, они всегда основаны на опыте прошлых поколений и, следовательно, на определённой культурной традиции [13; 14].

В настоящее время учебные курсы с использованием робототехники реализуются в вузах при подготовке студентов не только технических, но и гуманитарных направлений, в частности педагогических. Это связано с тенденцией включения робототехники в образовательный процесс как эффективного инструмента формирования у студентов профессиональных компетенций, психологической готовности реализовывать образовательные программы уровня общего образования, где робототехника занимает одну из ведущих позиций.

Внедрение робототехники в систему образования начинается с дошкольного возраста. Как показывает практика работы педагогов магнитогорских муниципальных учреждений дошкольного образования, современные дошкольники охотно идут на контакт с другом-роботом. В ходе занятий у детей данной возрастной группы отмечается положительный настрой по отношению к техническим устройствам и робототехнике в целом. В Челябинской области в настоящее время на уровне общего образования реализуется образовательный проект ТЕМП (технологии, естествознание, математика, педагогика), направленный на формирование у обучающихся мотиваций к решению задач естественно-математической направленности. Для его успешной реализации привлекаются педагоги, ориентированные на проведение занятий по данным направлениям, в том числе по робототехнике и андроидным технологиям.

Основная проблема, с которой столкнулись организаторы данного проекта, - профессиональная и психологическая неподготовленность кадров к реализации курса робототехники как в дошкольных образовательных организациях, так и на уровне общеобразовательных школ. Для педагогов на базе ИДПО «Горизонт» были организованы курсы повышения квалификации по подготовке к работе с робототехникой. Вторая проблема - психологическая готовность - остаётся в стадии решения, так как многие из представителей педагогического сообщества ориентированы на субъект-субъектное общение в образовательном процессе, и использование роботов в ходе занятий кажется им неприемлемым.

Согласно Федеральному закону «Об образовании в Российской Федерации» образование носит уровневый характер и должно осуществляться непрерывно. В свете обозначенной проблемы мы полагаем целесообразным и оправданным обучение студентов педагогического и психолого-педагогического направлений подготовки основам управления робототехникой, выстраиванию продуктивных взаимоотношений между роботом и человеком. Формирование положительной мотивации при работе с электронным помощником на этапе обучения в вузе позволит в будущем, на этапе профессиональной деятельности, осуществлять данный вид деятельности на высоком профессиональном уровне.

В настоящее время на кафедре дошкольного и специального образования, а также на кафедре психологии МГТУ им. Г.И. Носова робототехника используется при подготовке бакалавров гуманитарных направлений. На первоначальном этапе профессора и доценты кафедр осуществляли проектную работу со студентами 4-5-х курсов, которые проводили физкультурные занятия с использованием робота-помощника «Стёпа» с детьми старшего дошкольного возраста на своей практике в детском саду. Студенты отметили, что у детей повысился интерес к занятиям физической культурой, они демонстрировали положительные эмоции от контакта с роботом, особый интерес наблюдался у детей с ограниченными возможностями здоровья (интеллектуальными расстройствами). На втором этапе студентам было предложено охарактеризовать робота «Стёпу». Результаты опроса следующие: 1) робот - помощник учителя, с помощью которого можно решать различные педагогические задачи, в частности развитие речи дошкольников с различными видами нарушений; 2) робот - мотиватор на новые открытия и достижения; 3) робот - полезное орудие для формирования у дошкольников положительного отношения к естественнонаучному познанию и экспериментированию. Третий этап можно назвать перспективным, он предусматривал развитие мотивации студентов в области подготовки и реализации стартапов по данной проблеме.

На основе анализа полученных данных можно сделать вывод, что антропоморфный робот может являться помощником для педагога и мотиватором для студентов. Благодаря использованию робототехнических средств в университете процесс обучения становится более эмоционально насыщенным и эффективным. Взаимодействие с роботом способствует успешному формированию у студентов профессиональных компетенций, положительно влияет на их психическое состояние, активно включает будущих специалистов в работу с техническими системами, способствует раскрытию их потенциала.

Мы полагаем, что включение антропоморфных роботов и робототехники в образовательный процесс можно рассматривать как один из эффективных инструментов формирования у студентов не только профессиональных компетенций, но и психологической готовности реализовывать учебные программы различных образовательных уровней в условиях современного постиндустриального мира.

Литература

1. Маклюэн М, Фиоре К. Война и мир в глобальной деревне. М.: АСТ, Астрель, 2012. 226 с.

2. Рудской А.И., Боровков А.И., РомановП.И., Колосова А.В. Пути снижения рисков при построении в России цифровой экономики. Образовательный аспект // Высшее образование в России. 2019. Т. 28. 2. С. 9-22.

3. Sarvarov A.S., Mikhaylets V.F., Vasilev A.E., Danilenko K.V. Analytical study of underactuated mechanisms of anthropomorphic robotic gripper // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2017 - Proceedings 2017.

4. Ромазанов М.Р., Рябчевский В.О., Пастухова Е.И. Анализ современных подходов при создании роботов телеприсутствия // Автоматизация, мехатроника, информационные технологии Материалы VIII Международной научно-технической интернет-конференции молодых учёных. Омск, 16 мая 2018. Отв. редактор В.Г. Хомченко. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2018. С. 58-62.

5. Чигинцева Е.Г., Аболмасова Л.С. Использование робототехники в реабилитации детей с ограниченными возможностями здоровья // Экология, здоровье и безопасность в современном образовательном пространстве: сборник научных трудов по результатам Всероссийской научно-практической конференции с международным участием / Под ред. И.А. Кувшиновой, С.В. Петрова, В.А. Чернобровкина и др. 2018. Магнитогорск: МГТУ. С. 152-155.

6. Яковлева Л.А., Пустовойтова О.В. Особенности инклюзивного образования детей дошкольного возраста с ограниченными возможностями здоровья // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2016. Т. 2. С. 209-211.

7. Шафикова З.Х, МунасыповР.А., Способ реабилитации и социализации учащихся с инвалидностью и ограниченными возможностями здоровья в условиях инклюзивного профессионального образования.

8. Разумова Е.М. Психологическое консультирование в образовании. Магнитогорск, 2017.

9. Руслякова Е.Е., Киселева Ю.П. Проблема использования антропоморфных роботов в образовании // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: Тезисы докладов 77-й международной научнотехнической конференции. 2019.

10. Сонин В.А. Психодиагностическое познание профессиональной деятельности: для студентов, школьных психологов, учителей-предметников, классных руководителей. СПб.: Речь, 2004. 408 с.

11. Доскин В.А., Лаврентьева Н.А., Мирошников М.П., Шарай В.Б. Тест дифференцированной самооценки функционального состояния // Вопросы психологии. 1973. № 6. С.141-145.

12. Карелин А. Большая энциклопедия психологических тестов. М.: Эксмо, 2007. 416 с.

13. Шулева Е.И. Мировоззрение как основа профессионализма // Высшая школа: опыт, проблемы, перспективы: Материалы XI Международной научно-практической конференции. Научн. ред. В.И. Казаренков. М.: РУДН, 2018. С. 315-319.

14. Шулева Е.И. Гуманитарная культура как метод формирования профессионально-педагогической культуры // Педагогическая культурология: теоретические, методологические и методические основы формирования и развития педагогической культуры: Материалы всероссийской научно-практической конференции. Башкирский ГНОЦ УРО РАО, УФА, 15-16 апреля 2004. Уфа, 2004. С. 103-105.

References

1. McLuhan, M., Fiore Q. (1968). War and Peace in the Global Village. (Russian translation: Moscow: AST, Astrel Publ., 2012, 226 p.)

2. Rudskoy, A.I., Borovkov, A.I., Romanov, P.I., Kolosova, A.V. (2019). Ways to Reduce Risks When Building a Digital Economy in Russia. Educational Aspect. Vysshee obrazovanie v Rossii = Higher Education in Russia.. No. 2, pp. 9-22. DOI: https://doi.org/10.31992/0869-3617-201928-2-9-22 (In Russ., abstract in Eng.)

3. Sarvarov, A.S., Mikhaylets, V.F., Vasilev, A.E., Danilenko, K.V. (2017). Analytical Study of Underactuated Mechanisms of Anthropomorphic Robotic Gripper. In: 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2017 - Proceedings 2017. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076204

4. Romazanov, M.R., Ryabchevskiy, V.O., Pastukhova, E.I. (2018). [Analysis of Modern Approaches When Creating Telepresence Robots]. In: Khomchenko,V.G. (2018). Avtomatizatsiya, mekhatronika,, informatsionnye tekhnologii. Materialy VIII Mezhdunarodnoy nauchno-technicheskoy internet-konferentsii molodykh uchyonykh [Automation, Mechatronics, Information Technology. Proc. VIII International Scientific and Technical Internet Conference of Young Scientists, Omsk, 2018, May 16-18]. Omsk: Omsk State Tech. Univ. Publ., pp. 58-62. (In Russ.)

5. Chigintseva, E.G., Abolmasova, L.S. (2018). [The Use of Robotics in the Rehabilitation of Children with Disabilities]. In: Kuvshinova, I.A., Petrov, S.V., Chernobrovkin, V.A. (Eds) (2018). Ekologiya, zdorov'e i bezopasnost' v sovremennom obrazovatel'nom prostranstve: sbornik nauchnykh trudov po rezul'tatam Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem [Proc. of the All-Russia Sci. and Practical Conf. with international participation “Ecology, Health and Security in the Modern Educational Space”], Magnitogorsk: MAGU Publ., pp. 152-155. (In Russ.)

6. Yakovleva, L.A., Pustovoitova, O.V. (2016). [Features of Inclusive Education of Children of Preschool Age with Disabilities]. In: Aktual'nye problemy sovremennoi nauki, tekhniki i obrazovaniya [Topical Problems of Modern Science, Technology and Education]. Vol. 2, pp. 209-211. (In Russ.)

7. Shafikova, Z.Kh., Munasypov, R.A. (2019). Sposob reabilitatsii i sotsializatsii uchashchikhsya s invalidnost'yu i ogranicheniyami vozmognostyami zdoroviya v usloviyah professionalnogo obrazovaniya [The Way of Rehabilitation and Socialization of Students with Disabilities in conditions of Inclusive Vocational Education]. Available at: https://edrid.ru/rid/218.016.0c80.html (accessed 15.05.2019) (In Russ.)

8. Razumova, E.M. (2017). Psikhologicheskoe konsultirovanie v obrazovanii [Psychological Counseling in Education]. Magnitogorsk: MGTU Publ. (In Russ.)