Робототехника в школе что это такое
Кружки робототехники: что на них изучается, как проходит обучение и сколько стоит?
В кружке робототехники ребенок изучает различные дисциплины, используя игровой метод и коллективный вид деятельности. Основы электротехники, программирования, математики, инженерии, механики выходят за пределы школьного учебника, но становятся близкими и понятными, входя в жизнь и сознание ребенка на занятиях робототехникой. Наука, прямо в соответствии с требованиями новых ФГОС, приобретает тесную и отчетливую для ребенка связь с реальной жизнью.
Многие дети, начиная с конструирования роботов, настолько увлекаются этим, что связывают свою дальнейшую жизнь с техническим творчеством и программированием, поступают на соответствующие специальности в вузы и получают профессию.
Как строится обучение?
Занятия строятся от простого к сложному, причем, на самих занятиях не просто занимаются конструированием и собиранием роботов из деталек, а выполняют проекты: знакомятся с теоретическими вопросами, ставят поисковые задачи, учатся работать в команде, обсуждать и отстаивать свою точку зрения. Робот помогает пройти этот путь легко и с удовольствием: материал не выдается в сухом и дозированном виде, а познается детьми в игре, в творчестве и поиске решения задачи.
Правда, насколько эффективны занятия в кружке, зависит от преподавателя и его методического обеспечения. Робототехника настолько популярна, что существуют специальные методики, в которых продумано построено От и До.
На первых занятиях ребята пытаются разобраться в том, как устроен реальный мир и по каким физическим законам существует все, что нас окружает. Одновременно обучающиеся знакомятся с конструктором, из которого они и будут создавать своего первого робота.
Что получает ребенок от обучения
Материальным результатом обучения в кружке робототехники для детей становится созданный ребенком самостоятельно робот (обычно он подлежит демонтажу, поскольку конструктор является собственностью кружка; можно купить такой же для себя; цены — от 10 тыс. руб.). Ну, а нематериальный результат — это знания, умения и интерес ребенка к науке и техническому творчеству.
Позднее дети начинают знакомиться с основами программирования.
Возраст детей
В кружках робототехники могут обучаться дети примерно от 5 лет и до 15-17. Разумеется, программы у них разные.
Если говорить о платформе робототехники LEGO, то младшие (дошкольники и учащиеся начальной школы) фактически играют с простейшим конструктором для конструирования роботов LEGO WeDo, познавая окружающий мир, учась взаимодействовать друг с другом. Детали робота довольно легко соединяются и похожи на детали традиционного конструктора LEGO, который есть у многих дошкольников. Программа для движения робота, которую создают обучающиеся, тоже несложная и пишется из готовых «блоков» под руководством преподавателя. Но робот у них получается самый настоящий.
Ребята постарше пользуются конструктором LEGO Mindstorms; он более сложный, с другим принципом крепления. Этот конструктор позволяет создать более сложную модель, нежели в LEGO WeDo. На занятиях вводятся элементы программирования на языке Scratch, С++, либо визуальном языке программирования.
Робототехникой занимаются и студенты, и взрослые. Но платформы и задачи, которые ставят перед собой взрослые, отличаются от детских занятий.
Что представляет собой конструктор
Конструкторы, с которыми работают дети в кружке робототехники, включают в себя:
Необходим также и компьютер — на нем создается программа, в соответствии с которой робот будет действовать. Также на компьютере детям предоставляется учебный материал по теме занятия. Датчик реагирует на раздражитель, и робот совершает действие, предписанное ему программой, — это суть действий модели, которую к концу обучения должен собрать ребенок.
Конструкторы LEGO удобны тем, что их нетрудно приобрести (хотя они довольно дороги, от 10 до 30 тысяч рублей. Например, в интернет-магазине OZON.ru можно купить конструктор Mindstorms) и они используются в большинстве международных соревнований и конкурсов по робототехнике. В большинстве кружков робототехники для детей пользоваться таким комплектом слушатели могут бесплатно.
Другие платформы
LEGO — не единственная платформа, на которой занимаются робототехникой. Есть и другие «железки»: Fishertechnic, Arduino, Raspberry Pi, Multiplo. Перед тем, как записаться в кружок, уточните, на какой базе там проходит обучение.
Стоимость обучения
Цены на обучение ребят на курсах или в кружке робототехники обычно где-то около 500-1000 рублей за одно занятие, хотя нередко они выше или ниже, это зависит от региона и сложности программы. В отдельных регионах есть возможность посещения кружка бесплатно.
Спасибо за Вашу оценку. Если хотите, чтобы Ваше имя
стало известно автору, войдите на сайт как пользователь
и нажмите Спасибо еще раз. Ваше имя появится на этой стрнице.
Понравился материал?
Хотите прочитать позже?
Сохраните на своей стене и
поделитесь с друзьями
Вы можете разместить на своём сайте анонс статьи со ссылкой на её полный текст
Ошибка в тексте? Мы очень сожалеем,
что допустили ее. Пожалуйста, выделите ее
и нажмите на клавиатуре CTRL + ENTER.
Кстати, такая возможность есть
на всех страницах нашего сайта
Что такое образовательная робототехника сегодня
Я не являюсь специалистом в области педагогики и образования, к детям отношусь сугубо как личностям в начале жизненного пути, а не к «цветам жизни» и преследую цель заинтересовать их и передать им свой опыт. В робототехнике работаю уже несколько лет и имею неподдельный интерес к этой сфере.
Кружков робототехники в России становится всё больше, однако мало кто из родителей понимает, что именно из себя представляет это направление. Большинство относится к нему скептически, считая что всё завязано на обычном LEGO, в которое можно поиграть и дома или же считают что это оторванный от жизни предмет, на который можно отправить ребенка ради его развлечения и отдыха. С другой стороны, некоторые считают это занятие уделом гениев или ботаников. Ну, или что оно способно сделать гения из их ребенка.
На самом же деле, образовательная робототехника не является ни заумным предметом, ни профессией будущего, ни беззаботным развлечением. А является она базой для серьезного изучения прикладных технических навыков, необходимых для будущего технаря уже сейчас.
Безусловно, это занятие не для всех — многие дети не горят желанием изучать «скучную» теорию вместо того чтобы, условно, порезвиться в спортивной секции. Однако, тех, кто любит всё время что-то создавать своими руками, интересуется компьютерной техникой или просто проявляет интерес к любой технике, образовательная робототехника способна обучить многим навыкам, например:
Самое главное — не стоит нацеливаться на конкретные результаты, вроде занятия призовых мест на различных соревнованиях по робототехнике. Они нужны в первую очередь для социализации, созданию интереса к отрасли и духа соревнования. Это тот самый случай, когда во всех смыслах участие важнее победы. Здесь робототехника ближе к художественной школе с её выставками, где главное — на других посмотреть, да себя показать.
В качестве результата обучения можно рассматривать постепенное увеличение сложности создаваемых проектов (как в кружке, так и дома), однако тут всё индивидуально.
Перейдем к наиболее часто задаваемым вопросам:
Чем мы занимаемся на робототехнике?
Строим роботов, конечно! Интересных и разных. Из LEGO. Изучаем, что такое датчики, шестеренки, гусеницы, для чего это нужно и как это использовать. Воспроизводим некоторые приборы из «взрослого мира», вроде парктроника или охранной системы, а еще строим всякие гусеничные вездеходы.
Для всего этого нам часто приходится использовать математику и банальную интуицию. А логическое мышление — вообще наше всё.
Почему «LEGO»?
Образовательные наборы LEGO Mindstorms EV3 являются международным стандартом для образовательной робототехники, так как ни один другой набор не обладает таким уровнем стандартизации, простоты использования и глубины проработки. Выпущенное в 2013-м году третье поколение образовательного робототехнического набора от LEGO, EV3 (в народе «Ева») обладает поистине необъятной широтой возможностей, заложенных в программное обеспечение и аппаратную составляющую, а совместимость с любыми другими наборами LEGO даже 40-летней давности дает очевидную возможность использовать любые детали для строительства конструкций. Кстати, у LEGO в наборах есть шикарно реализованные механические узлы (дифференциалы, элементы различных типов передач, элементы подвески и тд) и даже внятная пневматика. Ни один другой набор не имеет ничего подобного на том же уровне реализации. Есть еще fischertechnik но он относительно редко мне встречался, а цена та-же.
У скептицизма в сторону LEGO есть две причины:
1. Поверхностное знакомство с этим набором. Многие преподаватели из кружков робототехники (даже ВУЗовских!) грешат тем, что плохо знают то, на чем они работают. Будучи не сильно знакомы с основами конструирования механизмов и программирования, они не в состоянии оценить все возможности инструмента, а тем более задействовать их в образовательных целях.
2. Высоко задранный нос у адептов «старой школы». Это о тех, кто заявляет, что те, кто занимаются на LEGO не знают ни о транзисторах-резисторах, и вообще мы тут из готовых блоков всё делаем и блоками-же программируем. Всё они верно говорят. Не знаем. Только робототехника не про электронику и пайку, а про решение практических задач и автоматизацию. Есть еще вариация с «крутыми программистами», которые сходу занимаются программированием микроконтроллеров и миганием светодиодами, напрочь забывая про механическую часть.
В реальности у LEGO Mindstorms всего 2 существенных минуса:
Для какого возраста подходит робототехника?
На самом деле всё очень индивидуально. В возрасте 5-6 лет большинство детей еще остаются в фазе «игра — основа обучения». В этом возрасте главное — приобрести навык созидания, то есть научиться собирать из конструктора самостоятельно, без инструкций и подсказок, по своему разумению. Примерно с 5,5 лет я беру детей на занятия, где у них, по сути, проходят «прописи» — мы собираем из кубиков машинки, самосвалы, самолёты и вертолеты, и оснащаем эти постройки двигателями, чтобы у них крутились колёса и винты (занимаемся на LEGO WEDO 2.0). Программирование даю только тем, кто сам тянется узнать «как оно там происходит».
С 7 лет обычно ребёнок достаточно созревает, чтобы осознанно вникать в сложные вещи без потери интереса. В этом возрасте занимаемся уже на «Еве», осваивая такие понятия как «градус угла, процент, десятичная дробь» (ну а как иначе, тут мы уже с датчиками вплотную работаем). Обычно ни у кого особенных проблем с этим не возникает, если есть интерес к познанию. Проблемы возникают только тогда, когда нам уже нужно что-нибудь делить-умножать, а в школе этого еще не проходили.
10-14 лет — самый эффективный возраст для обучения, поскольку отношение к предмету обычно более серьезное, интерес более профессиональный, и нет страха перед математикой уровня шестого класса. К тому же можно рассказать, для чего нужны эти пресловутые синусы-косинусы, прикладной смысл которых в школе остаётся неизученным.
Также, спустя год обучения, можно перейти с LEGO на свободную элементную базу (одноплатные компьютеры и датчики из китая + алюминиевые профили из строительного магазина).
А что, если купить такое LEGO домой и заниматься самим?
Это вполне здравая идея, если:
Вы обладаете хотя бы минимальными знаниями о механизмах и программировании и способны изучить набор в полной мере самостоятельно. У вас есть лишние
40 т.р. на покупку набора и некоторых дополнительных модулей. Однако даже в этом случае лучше параллельно учиться в кружке, развивая дома те идеи, которые пришли в голову после изучения новой темы.
Почему мы не используем инструкции?
Когда ребенок что-то строит по инструкции, он просто повторяет, не вникая в суть того, для чего та или иная деталь или узел нужен. Безусловно, купить дорогой набор LEGO Tehnic с кучей механики, пневматикой, и не построить предлагаемые модели по инструкции хотя бы ради изучения принципа работы — плохая идея. Эти модели очень сложные и интересные для изучения. Однако у нас в кружке главное — реализовать какой-либо принцип. А вот каким путем — уже проблема учащегося, которую он должен решить, используя свою голову. Пусть даже неправильно, с ошибками, но — сам. Инструкции у нас используются только когда мы собираем модель с очень сложной механикой и/или программой для изучения принципа работы.
Если в кружке собирают по инструкциям постоянно — это свидетельство профессиональной некомпетентности преподавателя. Такое часто наблюдается в кружках по франшизе и при школах.
Исключением можно считать книжки — сборники разнообразных механических узлов из LEGO (и не только). Такая шпаргалка очень полезна при проектировании.
Как происходит процесс программирования?
Для LEGO Mindstorms EV3 есть несколько вариантов:
Робототехника в каждом классе: да или нет
Основы робототехники
Робот — это автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.
Из определения, представленного в «Оксфордском словаре», становится очевидно, что при конструировании и программировании робота необходимо заранее понимать, для каких действий он нужен, каким образом он будет эти действия совершать, как устроить, чтобы он не делал лишнее. ФГОС ВПО разъясняет, что робототехника — это область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей.
Виды робототехники в школе
Спортивная. Присутствует в школе и вне ее. Дети участвуют в различных соревнованиях, знают, как достичь тех или иных результатов.
Творческая. Ребенок придумывает такого робота, который будет ему интересен. Чтобы реализовать проект, ученику необходимо разбираться как робототехнике, так и в той области, в которой робот будет применяться.
STEM-технологии в образовании
STEM объединяет четыре предметные области: естественные науки, технологии, инженерное дело, математику. Иногда также включается искусство. Такой подход реализуется в образовательной робототехнике, поскольку и конструирование, и программирование требуют знания разных предметов: математики, информатики, физики, химии, тех предметов, с которыми будут связаны функции роботов (обществознание, биология и т.д.) Ребенок получает Soft Skills («гибкие навыки»), необходимые во многих профессиях. Так робототехника помогает сформировать и личностные, и предметные, и метапредметные компетенции.
Результаты для ученика:
Выражение себя новыми способами.
Достижение конкретного результата.
Развитие критического мышления.
Создание, а не потребление контента.
Освоение нового вида грамотности.
Практика командной работы.
Возможность пробовать и ошибаться.
Решение практических задач.
Развитие навыков говорения (в том числе на иностранных языках).
Оборудование
Наборы для роботостроения. Наборы, из которых собираются роботы теми средствами, которые заложили разработчики. Популярные конструкторы: LEGO Education (некоторые роботы управляются с планшетов, что очень удобно), Mindstorms (много датчиков), Tetrix (для ребят постарше).
Готовые роботы для программирования. Используются те гаджеты, которые есть у ученика или у образовательной организации. Популярные устройства: биоботы, двигающиеся по линии, озоботы, роботы «Сфера» со множеством разных моторов.
Предметы, рисунки, канцелярские принадлежности. Применяются для выстраивания маршрутов, создания алгоритмов, в качестве моделей.
Примеры использования на уроках
География, 5-6 классы. Тема «Землетрясение». С помощью специального набора LEGO ученики строят симулятор землетрясения, способный передавать моделям зданий колебательные движения.
Окружающий мир, 4 класс. Ученики придумывают роботов, приспособленных для выживания в той или иной изученной природной зоне. Они могут смоделировать природную зону и продемонстрировать действия в ней робота.
Математика, 4 класс. Робот «Сфера» помогает иллюстрировать задачи на скорость и расстояние. Также его можно использовать для изображения фигур: фотографировать передвижения робота на высокой выдержке, приспособить к устройству карандаш и т.д.
Математика, 1 класс. В приложениях к роботам первоклассники учатся прокладывать маршруты, работать с командами для разных ситуаций.
Математика, 6 класс. При изучении системы координат можно использовать задачи Learn to Code 3 на языке Swift.
Литературное чтение, 1 класс. На примере сказок дети учатся выстраивать алгоритмы, потому что любую историю можно разложить на тот или иной алгоритм.
Очень важно работать не только в виртуальном пространстве, но и в реальном. Например, в ходе эксперимента ученики узнают, что робот, запрограммированный на определенный угол поворота, может по-разному повести себя на плитке и на линолеуме — это учит детей учитывать окружающие факторы.
Практика показывает, что робототехника действительно помогает учителям проводить уроки и формировать УУД.
Робототехника в школе: 5 плюсов
Так школа для школы или школа для жизни?
Если в XXI веке мы решимся выбрать второе, то практико-ориентированные предметы и комплексные знания станут неотъемлемой ее – школы – частью. Робототехника дает возможность отработать профессиональные навыки сразу по 3 направлениям: механике, программированию и теории управления. Более того, дети уже в рамках начального и среднего образования понимают: у них есть возможность решать реальные практические задачи.
Робототехника – это область техники, связанная с разработкой и применением роботов, а также компьютерных систем для управления ими, сенсорной обратной связи и обработки информации.
Зачем вводить предмет в школьную программу? Робототехника позволит вовлечь учащихся в процесс, мотивировать их на учебную деятельность, разнообразить программу, использовать групповые методы обучения, наладить межпредметные связи. К числу плюсов также стоит отнести практическую составляющую предмета и его профориентационное значение.
5 плюсов робототехники в школе
1. Робототехника может стать стартовой площадкой для школьников, «горящих» техническими науками
Сам процесс роботостроения позволяет развить несколько компетенций за раз, более того, применить свои практические навыки сразу в нескольких дисциплинах.
Удивительно наблюдать, как любовь детей к определенному предмету растет благодаря новым возможностям. И даже у тех, кто не горел особыми чувствами к математике или физике.
Некоторые из учеников проявляют интерес к 3D-печати, программированию и даже доходят до любимых занятий юности их родителей и дедушек: разбору и сборке бытовой техники (чей папа в детстве не разбирал радио или часы?). Вы можете наблюдать самостоятельно, как школьники выстраивают собственную траекторию обучения, потому что робототехника – по-сути, предоставляет им открытую платформу для творчества и экспериментов. Что касается педагогов, то учебная программа по робототехнике позволит в полной мере применить тот самый индивидуальный подход и помочь ребенку найти себя.
Если вы уже используете современные образовательные технологии на своих уроках, то рады пригласить к участию во всероссийском конкурсе iУчитель-2018. Прием заявок продлится до 11 февраля.
2. Хорошая учебная программа по робототехнике позволит развивать лидерские качества у учеников
Когда учащиеся взаимодействуют с роботами в классе и заставляют их выполнять различные движения и задачи, они развивают и совершенствуют свои сильные качества и стороны.
Робототехника – это предмет, где требуется слаженная работа в команде, и где каждый ученик сможет взять на себя роль, которая удается ему лучше всего. Кто-то быстро схватывает задачу и хорошо выражает свои идеи на бумаге, есть ученики, которые ведут себя «тише», но отлично кодируют, выполняют технические задачи и даже поддерживают дисциплину в команде, напоминая, что надо сосредоточиться на задаче. Благодаря объединенной работе оба типа учеников развивают свои качества, выражают идеи и создают наилучший конечный результат. Умения понимать в чем твоя сильная сторона, кооперироваться и договариваться будут иметь важное значение в жизни детей, независимо от того, станут ли они художниками, бизнесменами, менеджерами или инженерами.
Что использовать? Большинство школ закупает действительно хорошую конструкторскую базу – Lego Education (тут все зависит от возраста детей и уровня подготовки: WeDo или Mindstorms NXT).
3. Робототехника может научить школьников, как работать на разных технологических и информационных платформах
Социальные медиа стали частью нашей повседневной жизни, и использование их для школьников сегодня так же естественно, как пользоваться ручкой и карандашом. Не буду отрицать: в социальных сетях много полезных и классных ресурсов и вещей, но также много потенциальных опасностей и контента, которого стоило бы избегать.
Рассказывает один европейский учитель: «У нас в классной комнате есть полутораметровый робот по имени Твич. Твич имеет собственную учетную запись в Twitter. Школьники ежедневно обновляют профиль и рассказывают от имени Твича об экспериментах и своей работе. Так что робототехника учит не только изгибать свои «математические мышцы», но и может показать, как «серфить» в Интернете или грамотно вести переписку».
Итак, благодаря пресловутой работе в команде и необходимости искать новую информацию на разных платформах, дети получают опыт написания эффективных сообщений для различных аудиторий – а этот навык, поверьте журналисту, важен каждому, независимо от карьеры.
Где использовать? Сегодня робототехнические конструкторы используются для проведения демонстрационных учебных экспериментов по физике, химии, биологии, математике, программированию. Все это позволяет познакомить школьника с законами мира на практике.
4. Робототехника может стать основой для формирования сообщества и мотивацией для роста
Школьное сообщество, по свидетельствам психологов и методистов, имеет многочисленные преимущества: улучшение посещаемости и оценок, формирование комфортной эмоциональной атмосферы – уменьшение количества поведенческих проблем. Самое главное, пожалуй, это формирование позитивной мотивации в отношении образования в целом.
Преподавание робототехники в классе может создать чувство общности, которое расширится до сообщества в его полноценном понимании. В России есть школы, ученики которых уже представляли своих роботов на региональных и международных выставках и конкурсах. Это их «минута славы», их продукт, в который они вложили усилия, так что необходимость ради такого поработать и взять на себя ответственность становится не препятствием, а, наоборот, стимулом.
Благодаря указанным возможностям, школьники начинают рассматривать робототехнику как нечто большее, чем просто проект для оценки, а скорее как инструмент, который может вдохновлять других.
5. Робототехника учит работать в команде
Робототехника учит навыкам командной работы – это факт, причем педагогически полезный. Понятно, что не все ваши ученики собираются пойти работать в Роскосмос или хотя бы пойдут учиться в МГТУ им. Баумана. Тем не менее, навыки командной работы и понятие личной ответственности, возникающее при разделении обязанностей, приобретенные на уроках робототехники, они будут использовать в течение всей жизни.
Когда учащиеся работают в группах над проектом, они быстро видят: технические навыки и кодирование важны. Однако их робот не будет двигаться, если они не знают, как сотрудничать с другими участниками и сообщать свои идеи. На русском языке или на уроке алгебры, увы, довольно трудно научиться выражать себя и учиться слушать других.
Подведем итог: мы живем в XXI веке, и этот факт вносит свои коррективы в современное образование. Нашим детям предстоит занять другие должности, по-другому общаться и уметь делать другие вещи, чем мы с вами. Наша задача: не мешать, а помочь.
Хорошим подспорьем в обучении технологии в 5-9 классах станет рабочая программа линии УМК Е.С.Глозмана, О.А.Кожиной, Ю.Л.Хотунцева, Е.Н.Кудаковой. Доступна к просмотру и бесплатному скачиванию.