Робототехника для детей

Lego mindstorm

В последнее время приобретают популярность робототехника для детей. Давайте вместе разберемся, какие концепты обучения по способу построения модели робота есть в мировых и отечественных школах робототехники.

1. Free model (свободная модель)

Предполагает исключительно творческое конструирование роботов без инструкций. На каждом уроке учитель ставит перед учениками конкретную задачу. Дети самостоятельно придумывают модель робота, конструируют, программируют и тестируют его.

Курс направлен на развитие творчества и поиска путей выполнения поставленной задачи. Лучше всего этот подход работает тогда, когда дети уже имеют навыки конструирования и программирования. В случае, когда дети учатся «с нуля» учителю необходимо давать основы программирования и конструирования.

Примеры робототехнических платформ: любой набор, но чем меньше деталей в наборе, тем меньше поле для творчества.

Специфика: иногда сложно вписаться в формат и продолжительность урока. Не всегда можно предсказать конечный результат.

2. One model (одна модель)

Предполагает использование одной модели робота в течение всего курса обучения. На таких курсах ребенок получает навыки по основам программирования и микроэлектроники, но не развивается в направлении моделирования и конструирования роботов. Желательно использовать на этапах, когда дети хорошо ознакомлены с моделированием и конструированием роботов и необходимо усовершенствовать навыки программирования. Хороший концепт для подготовки программистов, так как робот выступает мощным инструментом для простого и понятного объяснения сложных вещей в программировании.

Примеры робототехнических платформ: наборы на базе Genuino (Arduino), Raspberry Pi и тому подобное.

Специфика: не все дети воспринимают этот курс как робототехнику, так как есть всего одна модель в течение курса. Необходимо, чтобы дети были хорошо мотивированы на программирование.

3. Standard set models (стандартные модели набора).

В рамках курса предполагается использование готовых моделей, инструкции к которым идут в комплекте с набором или программным обеспечением. Соответственно часть занятий в течение учебного года проводится по этим инструкциям. На протяжении всех остальных занятий дети обычно занимаются творческим конструированием. Иногда преподаватели используют одну модель на несколько уроков или используют авторские инструкции роботов, которые были загружены из Интернета, таким образом, уменьшая большое количество творческих занятий. В этом случае качество и разнообразие занятий курса частично зависит от количества готовых моделей до одного набора. Для примера: платформа Robotis STEM Level 1 имеет 7 готовых моделей, Robotis STEM Level 2 + Level 1 — 9 готовых моделей; LEGO Education WeDo0 — 15 готовых моделей; Makeblock mBot Ranger — 3 готовых модели.

Примеры робототехнических платформ: Robotis, Makeblock, LEGO Education WeDo и Mindstorms и тому подобное.

Специфика: успешность зависит от выбранного оборудования и правильно выстроенной структуры курса.

4. Half models (половина модели)

— направление базируется на том, что ученики на каждом занятии получают знания по программированию, изучают различные механизмы и конструкции робота и используют инструкции по сборке не всего работа, а только отдельных узлов и механизмов робота, после чего самостоятельно создают на их основе робота или встраивают эти элементы в своих роботов. Данный концепт позволяет на каждом уроке проявлять ученикам творческие способности, одновременно углубляя знания по конструированию. Можно давать ученикам «с нуля».

Примеры робототехнических платформ: Robotis, Makeblock, Vex, LEGO Education WeDo и Mindstorms и тому подобное.

Специфика: необходима разработка качественных инструкций по сбору механизмов и узлов к каждому уроку.

5. Funy model (веселая, развлекательная модель)

Несмотря на название, данное направление является наиболее успешным, так как на каждом уроке ученики конструируют новые уникальные модели (индивидуально разработаны, не доступны для загрузки из Интернета), на основе которых изучают механику и программирование. Все модели разработаны для изучения работы того или иного механизма или исследования определенного закона или явления. Основы программирования даются в логической последовательности от простого к сложному. Один раз в 4-5 занятий проводится творческое занятие, где ученики конструируют и программируют творческие модели, опираясь на знания, полученные на прошлых уроках, таким образом закрепляя их. Есть варианты, когда в начале курса происходит углубленное изучение основ конструирования и механики с минимальным программированием, которое должно обеспечивать тестирование работа. Концепт, который лучше других работает «с нуля». Следует отметить, что этот концепт предполагает элементы соревнования роботов на каждом уроке.

Примеры робототехнических платформ: Robotis, Makeblock, Vex, Tetrix, Matrix, LEGO Education WeDo и Mindstorms и тому подобное.

Специфика: необходима разработка качественных инструкций по сбору роботов к каждому уроку.

6. Mix models (смешанные модели)

Направление, в котором равномерно распределены занятия, на которых используются стандартные модели, индивидуально разработанные модели и творческое конструирование.

При правильном распределении различных по типу занятий курс дает хорошие результаты. Иногда, для лучшего развития конструкторских способностей, занятия с моделями по инструкции проводят в первой половине курса, а творческие занятия — во второй. Данное направление вместе, как и Funy model, хорошо работает «с нуля».

Примеры робототехнических платформ: Robotis, Makeblock, Vex, LEGO Education WeDo и Mindstorms и тому подобное.

Специфика: необходима разработка качественных инструкций по сборке роботов к трети уроков, а также рационально распределять нагрузку творческих занятий и занятий по инструкции.

7. Project model (проектная модель)

Концепт направлен на постоянную работу с одной моделью, разработанной для подготовки к различным соревнованиям, олимпиадам, фестивалям, научным выставкам и тому подобное. Часто это направление называют «проектная робототехника».

Также к этому направлению относится мейкерство и разработки стартапов. Концепт отличается от One model тем, что здесь используются наборы, из которых реально построить много моделей, в отличие от наборов на базе плат, однако в этом нет необходимости, поскольку задача курса отличается.

Стоит отметить, что этому концепту принадлежит создание роботов, где в качестве каркаса используются не технические детали наборов, а подручные материалы — фанера, металл, пластик, картон и т.д., а также разработанные и напечатанные на 3D-принтере собственные детали.

Примеры робототехнических платформ: любой набор, платы Raspberry Pi или Genuino (Arduino), подручные материалы.

Специфика: необходимо, чтобы дети были хорошо мотивированы на постоянную работу лишь с одной моделью, постоянно тестируя и совершенствуя ее.

8. Mix platform model (модель со смешанными платформами)

Базируется на интеграции компонентов одного набора в другой. Примерами могут быть: использование электронных компонентов LEGO Mindstorm EV3 вместе с платой Raspberry Pi или Genuino (Arduino), конструирование робота из механических компонентов Makeblock и электронных LEGO Mindstorm EV3, интеграция плат Intel в конструкции из деталей LEGO Mindstorm и тому подобное. Такое сочетание позволяет значительно расширить возможности робота, ознакомиться с другими платформами, средой и языком программирования.

Примеры робототехнических платформ: наборы с совместимыми механическими и электронными компонентами.

Специфика: необходимо тратить большое количество времени для того, чтобы «подружить» между собой компоненты различных платформ.

Итак, мы рассмотрели восемь основных концептов обучения детей робототехнике исходя из построения модели. Как видно, каждый концепт имеет свою специфику и преимущества. При ознакомлении были рассмотрены только самые популярные робототехнические решения. Стоит отметить, что каждый концепт по-своему полезен и направлен на развитие у детей робототехнических навыков вообще или конкретных навыков в частности. Самое главное — понять идею и применение концепта и правильно формировать и структурировать каждый отдельно взятый курс робототехники в зависимости от возраста детей, уровня восприятия и выбранной робототехнической платформы.

Автор: Анатолий Василюк


Метки: ДонецкпрограммированиеробототехникаРобототехника-для-детейТехнологии