Концепты обучения детей основам робототехники

Новости

В последнее время приобретают популярность курсы робототехники для детей и учебные занятия в школе (в рамках информатики и технологий). Причем, в каждом учебном центре есть своя специфика и свои подходы к обучению детей робототехнике в зависимости от возраста, оборудование, уровня восприятия, предпочтений учителя и тд. Давайте вместе разберемся, какие концепты обучения, по способу построения модели робота, у мировых и украинских школах робототехники.

  1. First Bot (первый робот) — данный концепт призван впервые познакомить детей с роботами. Стоит зазаначиты, что по словам разработчиков робототехнических решений знакомство можно делать начиная уже с 4 (!) Лет. Также, следует отметить, что на данном этапе конструирования или отсутствует или сведено к минимуму, однако идет активное развитие логического, алгоритмического и структурного мышления. Занятия помогут малышам получить начальные представления о таких вещах, как последовательности, циклы и алоритмы, освоить азы программирования. Интересной чертой робототехнических решений для дошкольников является отсутствие работы с ПК, ноутбуками и гаджетами. Для большего понимания, как это работает, рассмотрим три образовательные решение: «Экспресс« Юный программист »(45025 — LEGO Education), Matatalab и Mio The Robot (Clementoni).
    Експресс «Юный программист» — набор 45025 от LEGO Education. Дошкольники осваивают программирования управляя поездом с помощью пяти разноцветных активных элементов, каждый из которых отвечает за определенную действие поезда. Набор станет доступен для заказа весной 2019 года.Matatalab — достаточно интересное робототехнических решения. Представляет собой собой комплект, в который входит собственно сам робот, доска для составления программы с кнопкой «Старт» и сканирующей башней, поле для движения робота и комплект пластиковых блоков-команд. Идея следующая: малыши выкладывают пластиковые блоки-команды (разнообразные движения, звуки и т.д.) на специальной доске в нужной последовательности, после чего нажимают на кнопку «Старт». Далее башня сканирует изложенную программу, обрабатывает ее и передает по Bluetooth на робота для выполнения.

     

    Mio The Robot — разработка компании Clementoni. Представляет собой робота-программатора, который можно запрограммировать на движение по определенной траектории с помощью команд (вперед, назад, влево, вправо). Программирование осуществляется с помощью кнопок, расположенных на плате работа.

    Примеры робототехнических решений: Экспресс «Юный программист», Matatalab, Mio The Robot тому подобное.
    Специфика: на момент написания статьи все эти решения являются лишь в редких энтузиастов и отсутствуют для массового использования. Экспресс «Юный программист» станет доступен для заказа весной 2019 года.


  2. Board & microelectronics — данный концепт имеет целью познакомить учащихся с платами. В процессе обучения учащиеся знакомятся с различными или конкретными платами, учатся программировать и работать с интегрированными и периферийными устройствами (моторы, сенсоры). Часто, в процессе виченням плат, происходит изучение основ микроэлектроники и пайки. Зазавичай этот концепт становится базовым и фундаментальным курсом ведь именно он обеспечивает формирование важных и глубоких знаний, а именно: основы электричества и микроэлектроники, аналоговые и цифровые сигналы и работа с ними, основы программирования (некоторые из плат можно прогрмуваты на 3-4 языках) и т.д. . Именно эти знания являются основой для других концептов, а также основой мейкерства, DIY (Do It Yourself — «сделай это сам»), IOT (Internet of Things — Интернет вещей), Smart House (Умный дом).
    Примеры робототехнических решений:BrainPad, Iskra.JS, MicroBIT BBC, Genuino / Arduino (различные модификации), Raspberry Pi (различные модификации), DFRobot, STM32 Discovery, LittleBits тому подобное.
    Специфика: базовый и фундаментальный концепт, обеспечивающий формирование важных и глубоких знаний и выступает фундаментом для других концептов и робототехники в целом.
     


  3. freeFree model (свободная модель) – предусматривает 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 решений: 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.


  4. oneOne model (одна модель) – предусматривает использование одной модели работа 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 ознакомлении с моделированием и конструированием роботов и необходимо усовершенствовать навыки программирования. Хороший концепт для подготовки программистов, ведь робот выступает мощным инструментом для простого и понятного объяснения сложных вещей в программировании.
    Примеры робототехнических решений: наборы на базе Genuino (Arduino), Raspberry Pi, Codey Rocky, Ozobot, Ubtech Alpha и тому подобное.
    Специфика: не все дети воспринимают этот курс как робототехнику, ведь есть всего одна модель в течение курса. Необходимо, чтобы дети были хорошо мотивированы на программирование.


  5. Standard set models (стандартные модели набора) – в рамках курса предполагается использование готовых моделей, инструкции к которым идут в комплекте с набором или с программным обеспечением. Соответственно часть занятий в течение учебного года проводится по этим инструкциям. Все остальные занятия 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 WeDo 2.0 — 15 готовых моделей; Robobloq Coopers — 6 готовых моделей; Makeblock mBot Ranger — 3 готовых модели.
    Примеры робототехнических решений: Robotis, Makeblock, Cubelets, Robobloq, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost и др.
    Специфика: успешность зависит от выбранного оборудования и правильно выстроенной структуры курса.standart


  6. Half models (половина модели) – направление базируется том, что ученики каждого занятия получают знания по программированию, изучают различныеhalf механизмы и конструкции робота и используют инструкции по сбору ли не всего работа, а только отдельных узлов и механизмов работа. После этого самостоятельно создают на их основе работа или встраивают эти элементы в своих роботов. Данный концепт позволяет что урока проявлять ученикам творческие способности, одновременно углубляя знания по конструированию. Можно давать ученикам «с нуля».
    Примеры робототехнических решений: Robotis, Makeblock, Robobloq, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost и др.
    Специфика: необходима разработка качественных инструкций по сбору механизмов и узлов к каждому уроку.


  7. Funy model (веселая, развлекательная модель) – несмотря на название, данное направление является наиболее успешным, ведь каждого урока ученики конструируют новые уникальные модели (индивидуально разработаны, которые не доступны для загрузки из Интернета) на основе которых изучают механику и программирования. Все модели разработаны для изучения работы того или иного механизма или
  8. funy 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 каждого урока.
    Примеры робототехнических решений: Tetrix, Matrix, Cubelets, Robotis, Makeblock, Robobloq, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost и др.
    Специфика: необходима разработка качественных инструкций по сбору роботов к каждому уроку.


  9. Mix models (смешаные 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 по-Fun model, хорошо работает «с нуля».
    Примеры робототехнических решений: Robotis, Makeblock, Robobloq, Cubelets, LEGO Education WeDo, Mindstorms, Boost и др.
    Специфика: необходима разработка качественных инструкций по сбору роботов до трети уроков, а также рационально распределять нагрузку творческих занятий и по инструкции.


  10. Project model (проектная модель) – концепт направлен на постоянную работу с одной моделью, разработанной для подготовки к различным соревнованиям,
  11. mixplat олимпиад, фестивалей, научных выставок и тому подобное. Часто это направление называют «проектная робототехника». Также к этому направлению относится мейкерство и разработки старапив. Концепт отличается от One model тем, что используются наборы, из которых реально построить много моделей, в отличие от наборов на базе плат, но нет в этом необходимости, поскольку задача курса отличается. Стоит отметить, что до этого концепта принадлежит создание роботов где в качестве каркаса используются не технические детали наборов, а подручные материалы — фанера, металл, пластик, картон и т.д., а также разработаны и напечатаны на 3D-принтере собственные детали.
    Примеры робототехнических решений: 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.


  12. Mix platform model (модель со смешаными 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 работа по механических компонентов Makeblock и электронных LEGO Mindstorm EV3, интеграция плат Intel в конструкции из деталей LEGO Mindstorm тому подобное. Такое сочетание позволяет значительно расширить возможности робота, ознакомиться с другими платформами, средой и языком программирования.
    Примеры робототехнических решений: 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 десять основных концептов обучения робототехнике исходя из построения модели. Как видно, каждый концепт имеет свою специфику и преимущества. При осмотре было было рассмотрено только самые популярные робототехнические решения (а их очень много). Стоит отметить, что каждый концепт по своему полезен и направлен на развитие у детей робототехнических навыков вообще конкретных навыков в частности. Самое главное — понять идею и применения концепта и правильно формировать и структурировать каждый, отдельно взятый, курс робототехники в зависимости от возраста детей, уровня восприятия, предпочтений учителя и выбранной робототехнической платформы.

Полезные ссылки:

Matatalab

Clementoni Mio The Robot

BrainPad

Iskra.JS

MicroBIT BBC

DFRobot

STM32 Discovery

Tetrix

Matrix

Robotis

Makeblock

Robobloq

LittleBits

Cubelets

Ubtech

Vex

Автор: Анатолий Василюк.

Копирование и использование материалов без личного согласия автора — запрещено!

Comments are closed.