Концепти навчання дітей основам робототехніки

Новини

Останнім часом набувають популярності курси робототехніки для дітей та навчальні заняття у школі (в рамках інформатики і технологій). Причому, у кожному навчальному центрі є своя специфіка і свої підходи до навчання дітей робототехніці в залежності від віку, обладнання, рівня сприйняття, вподобань вчителя і тд. Давайте разом розберемося, які концепти навчання, за способом побудови моделі робота, є у світових та українських школах робототехніки.

  1. First Bot (перший робот) – даний концепт покликаний вперше познайомити дітей з роботами. Варто зазаначити, що за словами розробників робототехнічних рішень знайомство можна робити починаючи вже з 4(!) років. Також, слід відмітити, що на даному етапі конструювання або відсутнє або зведене до мінімуму, проте йде активний розвиток логічного, алгоритмічного та структурного мислення. Заняття допоможуть малятам отримати початкові уявлення про такі речі, як послідовності, цикли та алоритми, освоїти ази програмування. Цікавою рисою робототехнічних рішень для дошкільнят є відсутність роботи з ПК, ноутбуками і ґаджетами. Для більшого розуміння, як це працює, розглянемо три освітні рішення: «Експрес «Юний програміст» (45025 – LEGO Education), Matatalab та Mio The Robot (Clementoni).
    Експрес «Юний програміст» – набір 45025 від LEGO Education. Дошкільнята освоюють програмування керуючи потягом за допомогою п’яти різнокольорових активних елементів, кожен з яких відповідає за певну дію поїзда.  Набір стане доступний для замовлення навесні 2019 року.Matatalab – досить цікаве робототехнічне рішення. Являє собою собою комплект, до якого входить власне сам робот, доска для складання програми з кнопкою “Старт” та скануючою вежею, поле для руху робота і комплект пластикових блоків-команд. Ідея наступна: малята викладають пластикові блоки-команди(різноманітні рухи, звуки тощо) на спеціальній дошці у потрібній послідовності, після чого натискають на кнопку “Старт”. Далі вежа сканує викладену програму, обробляє її, і передає по Bluetooth на робота для виконання.

     

    Mio The Robot – розробка компанії Clementoni. Являє собою робота-програматора, який можна запрограмувати на рух по певній траєкторії за допомогою команд (вперед, назад, ліворуч, праворуч). Програмування відбувається за допомогою кнопок, які розташовані на платі робота.

    Приклади робототехнічних рішень: Експрес «Юний програміст», Matatalab, Mio The Robot тощо.
    Специфіка: на момент написання статті усі ці рішення є лише у поодиноких ентузіастів і відсутні для масового використання. Експрес «Юний програміст» стане доступний для замовлення навесні 2019 року.


  2. Board & microelectronics – даний концепт має на меті познайомити учнів з платами. В процесі навчання учні знайомляться з різноманітними або конкретними платами, вчаться програмувати та працювати з інтегрованими та периферійними пристроями(мотори, сенсори). Часто, в процесі вичення плат, відбувається вивчення основ мікроелектроніки та паяння. Зазавичай цей концепт стає базовим та фундаментальним курсом адже саме він забезпечує формування важливих та ґрунтовних знань, а саме: основи електрики та мікроелектроніки, аналогові і цифрові сигнали та робота з ними, основи програмування (деякі з плат можна прогрмувати на 3-4 мовах) тощо. Саме ці знання є підгрунтям для інших концептів, а також основою мейкерства, DIY (Do It Yourself — «зроби це сам»), IOT (Internet of Things – Інтернет речей), Smart House (Розумний будинок).
    Приклади робототехнічних рішень:
     BrainPad, Iskra.JS, MicroBIT BBC, Genuino/Arduino (різні модифікації), Raspberry Pi (різні модифікації), DFRobot, STM32 Discovery, LittleBits тощо.
    Специфіка: базовий та фундаментальний концепт, що забезпечує формування важливих та ґрунтовних знань і виступає фундаментом для інших концептів та робототехніки в цілому.
     


  3. freeFree model (вільна модель) – передбачає виключно творче конструювання роботів без інструкцій. На кожному уроці вчитель ставить перед учнями конкретну задачу. Діти самостійно придумують модель робота, конструюють, програмують і тестують його. Курс спрямований на розвиток творчості і пошуку шляхів виконання поставленої задачі. Найкраще цей підхід працює тоді, коли діти вже мають навички конструювання та програмування. У випадку, коли діти навчаються «з нуля» вчителю необхідно давати основи програмування і конструювання.
    Приклади робототехнічних рішень: будь-який набір, але чим менше деталей у наборі тим менше поле для творчості.
    Специфіка: інколи складно вписатися у формат і тривалість уроку. Не завжди можна передбачити кінцевий результат.


  4. oneOne model (одна модель) – передбачає використання однієї моделі робота протягом всього курсу навчання. На таких курсах дитина отримує навички з основ програмування і мікроелектроніки, але не розвивається у напрямку моделювання і конструювання роботів. Бажано використовувати на етапах, коли діти добре ознайомленні з моделюванням та конструюванням роботів і необхідно вдосконалити навички програмування. Хороший концепт для підготовки програмістів, адже робот виступає потужним інструментом для простого і зрозумілого пояснення складних речей у програмуванні.
    Приклади робототехнічних рішень: набори на базі Genuino(Arduino), Raspberry Pi, Codey Rocky, Ozobot, Ubtech Alpha тощо.
    Специфіка: не усі діти сприймають цей курс як робототехніку, адже є всього одна модель протягом курсу. Необхідно, щоб діти були добре мотивовані на програмування.
    <


  5. Standard set models (стандартні моделі набору) – в рамках курсу передбачається використання готових моделей, інструкції до яких ідуть в комплекті з набором або з програмним забезпеченням. Відповідно частина занять протягом навчального року проводиться за цими інструкціями. Всі інші заняття діти зазвичай займаються творчим конструюванням. Інколи викладачі використовують одну модель на декілька уроків або використовують авторські інструкції роботів, які були завантажені з Інтернету, таким чином, зменшуючи велику кількість творчих занять. В цьому випадку якість і різноманітність занять курсу частково залежить від кількості готових моделей до одного набору. Для прикладу: платформа Robotis STEM Level 1 має 7 готових моделей, Robotis STEM Level 2 + Level 1 – 9 готових моделей; LEGO Education WeDo 2.0 – 15 готових моделей; Robobloq Coopers – 6 готових моделей; Makeblock mBot Ranger – 3 готових моделі.
    Приклади робототехнічних рішень: Robotis, Makeblock, Cubelets, Robobloq, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost тощо.
    Специфіка: успішність залежить від обраного обладнання і правильно вибудуваної структури курсу.standart


  6. Half models (половина моделі) – напрям базується тому, що учні кожного заняття отримують знання з програмування, вивчають різноманітні механізми та конструкції робота і використовують інструкції по збиранню не всього робота, а лише окремих вузлів та halfмеханізмів робота. Після цього самостійно створюють на їх основі робота або вбудовують ці елементи у своїх роботів. Даний концепт дозволяє що уроку проявляти учням творчі здібності, одночасно поглиблюючи знання з конструювання. Можна давати учням «з нуля».
    Приклади робототехнічних рішень: Robotis, Makeblock, Robobloq, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost тощо.
    Специфіка: необхідна розробка якісних інструкцій по збиранню механізмів і вузлів до кожного уроку.


  7. Funy model (весела, розважальна модель) – не дивлячись на назву, даний напрямок є найбільш успішним, адже кожного уроку учні конструюють нові унікальні моделі (індивідуально розроблені, які не доступні для завантаження з Інтернету) на funyоснові яких вивчають механіку і програмування. Усі моделі розроблені для вивчення роботи того чи іншого механізму або дослідження певного закону чи явища. Основи програмування даються у логічній послідовності від простого до складного. Один раз на 4-5 занять проводиться творче заняття, де учні конструюють і програмують творчі моделі опираючись на знання, які були отримані на минулих уроках, таким чином закріплюючи їх. Є варіанти, коли на початку курсу відбувається поглиблене вивчення основ конструювання і механіки з мінімальним програмуванням, яке має забезпечувати тестування робота. Концепт, який краще ніж інші працює «з нуля». Слід відмітити, що цей концепт передбачає елементи змагання роботів кожного уроку.
    Приклади робототехнічних рішень: Tetrix, Matrix, Cubelets, Robotis, Makeblock, Robobloq, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost тощо.
    Специфіка: необхідна розробка якісних інструкцій по збиранню роботів до кожного уроку.


  8. Mix models (змішані моделі) – напрямок, у якому рівномірно розподілені заняття на яких використовуються стандартні моделі, індивідуально розроблені моделі та творче конструювання. При правильному розподілі різних за типом занять курс дає хороші результати. Інколи, для кращого розвитку конструкторських здібностей, заняття з моделями за інструкцією проводять у першій половині курсу, а творчі заняття – у другій. Даний напрямок разом, як і Fun model, добре працює «з нуля».
    Приклади робототехнічних рішень: Robotis, Makeblock, Robobloq, Cubelets, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost тощо.
    Специфіка: необхідна розробка якісних інструкцій по збиранню роботів до третини уроків, а також раціонально розподіляти навантаження творчих занять і за інструкцією.


  9. Project model (проектна модель) – концепт спрямований на постійну роботу з однією моделлю, яка розроблена для підготовки до різноманітних змагань, олімпіад, фестивалів, наукових виставок тощо. Часто цей напрямок називають «проектна робототехніка». mixplatТакож до цього напрямку відноситься мейкерство та розробки старапів. Концепт відрізняється від One model тим, що використовуються набори, з яких реально побудувати багато моделей, на відміну від наборів на базі плат, але немає в цьому необхідності, оскільки завдання курсу відрізняється. Варто відзначити, що до цього концепту належить створення роботів де у якості каркасу використовуються не технічні деталі наборів, а підручні матеріали – фанера, метал, пластик, картон тощо, а також розроблені та надруковані на 3D-принтері власні деталі.
    Приклади робототехнічних рішень: будь-який набір, плати Raspberry Pi або Genuino(Arduino), підручні матеріали.
    Специфіка: необхідно, щоб діти були добре мотивовані на постійну роботу лише з однією моделлю, постійно тестуючи і вдосконалюючи її.


  10. Mix platform model (модель зі змішаними платформами) – базується на інтеграції компонентів одного набору в інший. Прикладами можуть бути: використання електронних компонентів LEGO Mindstorm EV3 разом з платою Raspberry Pi або Genuino(Arduino), конструювання робота з механічних компонентів Makeblock та електронних LEGO Mindstorm EV3, інтеграція плат Intel в конструкції з деталей LEGO Mindstorm тощо. Таке поєднання допомагає значно розширити можливості робота, ознайомитися з іншими платформами, середовищем та мовою програмування.
    Приклади робототехнічних рішень: набори з сумісними механічними та електронними компонентами.
    Специфіка: необхідно витрачати велику кількість часу для того, щоб “подружити” між собою компоненти різних платформ.

Отже, ми розглянули десять основних концептів навчання дітей робототехніці виходячи з побудови моделі. Як видно, кожен концепт має свою специфіку і переваги. Під час огляду було було розглянуто лише найпопулярніші робототехнічні рішення (а їх є дуже багато). Варто зазначити, що кожен концепт по своєму корисний і спрямований на розвиток у дітей  робототехнічних навичок взагалі чи конкретних навичок зокрема. Найголовніше – зрозуміти ідею і застосування концепту і правильно формувати та структурувати кожен, окремо взятий, курс робототехніки в залежності від віку дітей, рівня сприйняття, вподобань вчителя та обраної робототехнічної платформи.

Корисні посилання:

Matatalab

Clementoni Mio The Robot

BrainPad

Iskra.JS

MicroBIT BBC

DFRobot

STM32 Discovery

Tetrix

Matrix

Robotis

Makeblock

Robobloq

LittleBits

Cubelets

Ubtech

Vex

 

Автор: Анатолій Василюк.

Копіювання та використання матеріалів без особистої згоди автора – заборонено!

Comments are closed.