образовательная Робототехника. От школы – к ВУЗу


(*****@***ru)


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования  “Липецкий государственный педагогический

университет имени -Тян-Шанского”

(ФГБОУ ВО  “ЛГПУ имени -Тян-Шанского”)

г. Липецк

Аннотация

Рассмотрены ключевые аспекты обучения, связывающие ступени школьного и высшего образования в области робототехники. Отмечены критерии, определяющие эффективность развития способностей в области конструирования и программирования роботов.

Одним из современных образовательных направлений, ставшим популярным в последнее время, является робототехника. Образовательная робототехника – это новая, актуальная педагогическая технология, которая находится на стыке перспективных областей знания: механика, электроника, автоматика, конструирование, программирование и технический дизайн.[1]

Робототехника развивает у обучающихся проектное мышление. И, если в школе это направление больше связано с конструированием моделей, изучением принципов работы отдельных элементов, то в университете – это больше направленность программно-моделирующая, с применением различных языков и программных средств, созданием алгоритмов, моделированием физических процессов и явлений.

Необходимо отметить, что у школьников младших классов конструирование роботизированных механизмов связано со сборкой различных вращающихся элементов, датчиков. Для этой ступени больше подходят такие механизмы как образовательные Lego-конструкторы (подразделение Lego Education) серии Mindstorms, Fischertechnik. Используя их при работе с младшими классами, учителя, занимающиеся робототехникой, достигают таких обучающих целей как

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1)  умение ставить перед собой практические задачи для достижения конкретных целей;

2) способность приходить к командному компромиссу и отстаивать значимые идеи;

3) получение навыков создания гибридных роботов своими руками;

4) способность творить самостоятельно;

5) развитие творческого воображения и логического мышления.

Если обучающийся интересуется данной сферой с начальной школы, он может открыть для себя много интересного и развить те умения, которые ему понадобятся для получения профессии в его будущем. [1]

На втором этапе (средние и старшие классы) необходимо большее внимание уделять теоретической подготовке школьников. Они должны знакомиться в рамках уроков по физике, информатике, математике с физическими явлениями и процессами, на основе которых работают датчики и приводы роботов-конструкторов. На этом этапе можно ближе знакомиться с более сложными конструкциями роботов – антропоморфными.

Рис.1. Антропоморфные роботы

Материалов и инструкций по сборке различных моделей роботов достаточно. Но недостаточно методических материалов, подводящих ученика старших классов к пониманию функционирования отдельных элементов, физических процессов, лежащих в основе работы датчиков.  В результате педагог вынужден создавать собственные методические разработки. Учение должен понимать, что он делает, как это работает, а затем уже собирать модель. В этом и есть ключевая образовательная компонента робототехники. Как правило, учителя разрабатывают собственные планы занятий, соблюдая общую последовательность при их составлении:

Сформулировать физические принципы функционирования простого механизма. Выявить и рассмотреть физические явления, на основе которых функционируют датчики. Собрать и изучить принципиальную модель. Собрать и изучить принципы работы основной модели. Сформулировать новые задачи для собранной модели и попытаться реализовать их на основе полученных знаний. [1]

Таким образом, уже на школьном этапе работы с роботами повышается интерес к изучению фундаментальных предметов этого направления: физики, информатики и математики. Обучающихся начинают интересовать вопросы: «Для чего нужен закон Ома? Где применяются магнитные явления? Что такое электромагнитная индукция? Как работает солнечная батарея? Что такое постоянный ток и переменный? Как рассчитывается мощность и коэффициент полезного действия механизма?» Физика становится ключевым ответом на эти вопросы. А школьник, глубже её изучающий, получает возможность использовать эти знания при подготовке к государственной аттестации.

На этапе среднего профессионального и высшего образования ставятся более сложные задачи.  Во-первых, происходит более глубокое изучение специализированных разделов физики и технических дисциплин, благодаря чему добываются новые знания о работе отдельных элементов и механизмов, законах механики и электричества.

На этом этапе содержательную компоненту образовательной робототехники могут составлять такие дисциплины, как оптическая электроника, позволяющая разобраться в принципах действия и настройки оптических датчиков, инфракрасных датчиков; электрорадиотехника – раздел науки, изучающий электромагнитные волны радиодиапазона, методы генерации, усиления излучения, преобразования, прием и их применение для передачи информации; телемеханика – раздел, изучающий передачу информации, управление и контроль устройством на расстоянии при помощи электрических или радиосигналов.

Заключительным этапом создания роботов является программирование, углубленное изучение которого связано с курсом информатики высшего образования. На этом этапе большое внимание уделяется алгоритмизации, способности правильно разбить общую цель на отдельные задачи, подзадачи, и для каждой из них составить алгоритм их решения.[2]

Неважно, какую профессию выберет обучающийся на своём жизненном пути. Она точно будет связана с современными информационными технологиями.[3] При прохождении всех этапов образовательной робототехники, обучающийся станет, и это можно сказать уверенно, квалифицированным и востребованным специалистом, творческой и самостоятельной личностью, технически “подкованным” человеком.

Литература

1. Михайлова в современной школе. – URL: http://nsportal. ru/shkola/dopolnitelnoe-obrazovanie/library/2015/04/14/robototehnika-v-sovremennoy-shkole (дата обращения 28.05.2017)

2. Цыброва и место робототехники в современной школе. – URL: https://infourok. ru/rol-robototehniki-v-sovremennoy-shkole-1143070.html (дата обращения 29.05.2017)

3. Где в России можно получить образование по робототехнике. – URL:  https:///news/gde-v-rossii-mojno-poluchit-obrazovanie-po-robototehnike (дата обращения 30.05.2017)

4. Современное образование: робототехника к школе. – URL: http://techno-guide. ru/robototekhnika/sovremennoe-obrazovanie-robototekhnika-v-shkole. html (дата обращения 29.05.2017)