Робототехніка – найSTEMніший STEM!

Новини

На одному з тренінгів робототехніки ще у 2015 році мене запитали: «А робототехніка – це STEM? Якщо так, то чому?». Дійсно, цікаве запитання. Давайте спробуємо розібратись.

Що таке STEM, думаю, не потрібно пояснювати. А от про робототехніку трішки зупинимось.

Почнемо з того, що таке робототехніка.

Робототехніка – це комплексна наука, яка вивчає весь процес створення робота: від ідеї до реалізації, яка обов`язково має включати в себе: постановку задачі, яку має виконати робот, генерування ідеї, моделювання, конструювання, програмування, тестування та вдосконалення робота.

Звідси випливає, що кожне заняття обов`язково повинно включати в себе:

1) Ідею та мотивацію створення конкретного робота, технічне завдання;

2) Моделювання робота (створення ескізів і моделей у 3D-дизайнерах);

3) Конструювання робота (з готових конструкторів, збирання з підручних матеріалів, 3D-принтинг);

4) Вивчення основ мікроелектроніки (цей пункт виключається, якщо йде робота з готовими модульними наборами);

5) Складання алгоритму роботи, проведення необхідних розрахунків та програмування робота згідно ідеї технічного завдання;

6) Тестування робота (вдосконалення конструкції і програми, якщо в цьому є необхідність).

А от тепер розкладемо все вищеописане на літери STEM.

S – Science

Вивчення певної теми з предметів природничого циклу і постановка проблемного питання. Для вирішення проблемного питання є ідея створити робота з конкретними функціями.

Т – Technology

Технології двічі використовуються під час уроку робототехніки.

Перша частина: визначення технічного завдання, проектування та моделювання робота або окремих його частин. Інколи цю частину відносять до інженирингу.

Друга частина: складання алгоритму та створення прогорами. Застосовується після того, як робот вже зібраний та проведені усі необхідні розрахунки.

E – Engineering

Конструювання робота з різноманітних елементів, дослідження роботи його вузлів і механізмів. Перевірка на відповідність технічному завданню.

M – Mathematics

Для того, щоб писати програму необхідно провести різноманітні розрахунки, що стосуватимуться роботи сенсорів і моторів.

Приклад.

Тепер приведу приклад STEM на основі робота LEGO Mindstorms EV3 Education і географії. Принципово беру умовно далекий від роботів предмет.

В різних класах часто доводиться працювати з кривими лініями на картах: робота з планами, протяжність з півночі на південь і з заходу на схід материків і держав, берегова лінія материків, кордони держав, річки, транспортні магістралі тощо. Крім того, для розрахунків необхідно розуміти масштаб. Для вимірювання кривих ліній використовується спеціальний прилад – курвіметр.

S – Повторити/Вивчити масштаб. Необхідно створити універсальну модель робо-курвіметра, який би допоміг вимірювати криволінійні об’єкти для вирішення картографічних задач. Прилад має бути достатньо точним і виводити на дисплей значення довжини криволінійного об’єкта у кілометрах. Обов’язково має бути вибір масштабу в залежності від карти, яка буде використана.

Т – На цьому етапі можна зробити ескіз моделі або зібрати її у 3D дизайнері: LDD, MLCad, LDCad тощо.

Після того, як робот буде зконструйований і проведені усі розрахунки, необхідно скласти алгоритм роботи і написати програму.

Е – Протягом цього етапу йде збірка робота згідно вимог і 3D моделі, яка буда виконана протягом минулого етапу.

М – Для написання програми необхідні розрахунки. По перше треба розрахувати довжину окружності колеса(діаметр і число ПІ), визначити кількість градусів повороту вихідного валу мотора в 1 міліметрі пройденого шляху, визначити масштаб карти і провести розрахунки для отримання фінального значення.

Після тестування робота і програми часто виникає необхідність повернутися до одного з етапів і внести корективи в модель, розрахунки чи програму.

Отже, як ми бачимо, робототехніка – найSTEMніший STEM.

Звичайно, що є багато питань до такого уроку. Як організувати? Яка тривалість? Як взаємодіяти колегам? Яка методика проведення? Що робити, якщо щось не виходить? Які предмети, крім географії можна пов’язувати з роботами і як там реалізувати STEM підходи?

На ці всі питання маю відповідь, але це буде в одній з наступних статтей.

Цей урок, як і багато інших робототехнічних уроків з географії, біології, хімії, фізики, основ здоров`я були проведені мною особисто і неодноразово.

Далі буде:)

Автор: Анатолій Василюк.

Якщо ви маєте іншу думку, що підказує ваш тривалий досвід роботи в освітній робототехніки – пишіть коментарі.

Копіювання та використання матеріалів без особистої згоди автора – заборонено!

1 Comment

  1. Вiктор Травень 22, 2019 8:15 am

    Повнiстю згоден!

Post a Comment

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*