Образовательная робототехника.
консультация по конструированию, ручному труду

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА.

В современном сознании, сформированном не одним поколением фантастов, робот представляет собой некоторый человекоподобный механизм, выполняющий полезную людям работу (или, наоборот, бунтующий и чрезвычайно опасный). Однако промышленные роботы редко похожи на людей или животных.

Ребенку свойственно анимировать попадающую ему в руки игрушку, т.е. воображать ее подобной живому существу, одушевленной.

Роботы очаровательны. Идея неживой материи, которая самостоятельно выполняет сложные задания, просто поразительна! С тех пор как роботы стали такими технологически сложными и современными, можно было бы подумать, что для их конструирования и программирования необходимы большие знания и навыки. Однако серия конструкторов Lego Wedo, LegoMindstorms делает робототехнику легкой и увлекательной.

∙Лего предоставляет инструменты, которые развивают нестандартное мышление в интересном окружении.

Учит детей мыслить в трех измерениях.

∙ Улучшает грамотность, так как дети должны изучать инструкции.

∙ Развивает умение решать проблемы, организацию и планирования с помощью конструирования.

∙ Развивает умение общаться и критичное мышление.

∙ Способствует креативности.

∙ Развивает мелкую моторику.

Лего часто используется в классах для того, чтобы способствовать развитию различных навыков: координация рук и глаз; геометрия, математика и инженерное искусство; дублирует сложные модели; развивает научные и технологические решения; учит следовать инструкциям с помощью логики и умозаключений; учит планировать и определять проблемы.

Для наиболее полного достижения поставленных целей использования робототехники, роботы в школьном курсе должны быть представлены не только как средство практической деятельности школьников, но и как объект теоретического изучения. Большинство датчиков робототехнических наборов, а также исполнительных элементов роботов имеют физические принципы действия, которые изучаются в школьном курсе физики, поэтому, например, при изучении соответствующих тем целесообразно акцентировать внимание на практическое использование законов в современной технической области.

Первые отечественные работы в области образовательной робототехники относятся к началу 90-х годов. В частности, в учебном пособии для 8–9 классов средней школы А. П. Алексеева и др. «Робототехника»  изложен теоретический материал по робототехнике и система практических занятий для построения самодельного робота. Книга предназначена для школьных объединений (кружков, факультативов), занимающихся конструированием автоматизированных систем. В учебном пособии можно выделить идеи, которые будут полезны для целей использования робототехники в  образовании.

Книга Боголюбова А. Н. и Никитина Д. А. «Популярно о робототехнике» написана для широкого круга читателей, интересующихся вопросами развития автоматики и робототехники. В книге в популярной форме изложены фундаментальные вопросы робототехники, а также вопросы физического и математического моделирования роботов.

Автор книги «Роботехника для детей и родителей»  Сергей Александрович Филиппов является учителем информатики и робототехники физико-математического лицея № 239 г. Санкт-Петербурга. Достаточно популярная во многих регионах России книга написана для детей, начинающих работать с конструкторами, руководителей кружков, родителей. В книге изложены основы конструирования на основе конструктора Lego Mindstorms, программирования на языках NXT-G.

В учебном практикуме для 5-6 классов «Первый шаг в робототехнику» Копосова Дениса Геннадьевича , учителя информатики и ИКТ МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 24» города Архангельска, старшего преподавателя кафедры прикладной информатики и информатизации образования Института математики и компьютерных наук Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова имеется описание физических принципов работы ряда датчиков, входящих в базовый набор LegoMindstorms, примеры нескольких проектов, моделирующих работу измерительных приборов. К иллюстрированным описаниям работы датчиков из набора LEGO Mindstorms подобран ряд заданий на работу с конкретным видом датчиков, а также прилагаются табличные данные физического характера для сравнения (оценки) различных показателей. В учебном пособии приводятся примеры проектов, которые можно выполнить для освоения принципа работы датчика. В пособии приводятся проекты для сборки следующих измерительных приборов: тахометр, измеритель громкости, измеритель освещённости, одометр, курвиметр, спидометр, дальномер. Данный вариант практикума, к которому также разработан вариант рабочей тетради, можно рассматривать как пропедевтику изучения физики на основе базового набора Lego Mindstorms. Автор пособия в своих публикациях многократно подтверждает важную роль использования робототехнического набора в формировании физического мышления и инженерного мышления школьников наряду с использованием учебных наборов для изучения микроэлектроники.

Концепция инженерной школы на базе робототехники и микроэлектроники изложена автором на сайте «Начала инженерного образования в школе» (http://www.koposov.info). Достаточно интересные идеи использования проектов по робототехнике в учебном процессе представлены Копосовым Д. Г. в цикле видео лекций издательства «Бином» «Уроки робототехники в школе».

Белиовская Лидия Георгиевна, к.ф.-м.н., учитель информатики, руководитель Зеленоградской лаборатории робототехники на базе ГБОУ лицея № 1557 г. Москвы в своей книге «Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW»  раскрывает широкие возможности языка LabVIEW для программирования микропроцессорных блоков NXT. LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами и ориентирован на решение задач автоматизации научных исследований.

Использованные ресурсы:

1. Алексеев А. П. и др. Робототехника: учебное пособии для 8–9 классов средней школы./А. П. Алексеев, А. Н. Богатырев, В. А. Серенко. — М., Просвещение. 1993. — 160с.

2. Боголюбова А. Н. Популярно о робототехнике/ А. Н. Боголюбова, Д. А. Никитина, — Киев: Наук. Думка, 1989. — 200с.

3. Филиппов С. А. Робототехника для детей и родителей./ С. А. Филиппов–3-е изд. — СПб.: Наука, 2013.

4. Каширин Д. А. Использование конструктора LEGO «Технология и физика» в учебной и внеурочной деятельности в общеобразовательных учреждениях: Физика. Научно-методический журнал для учителей физики, астрономии и естествознания.// — N08 (944), 1–30.09.2012[Электронный ресурс]: http://ros-group.ru/PUBLICS/SINGLE/PUBLICS/4281.

5. Копосов Д. Г. Первый шаг в робототехнику: практикум для 5–6 классов. / Д. Г. Копосов, — БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012, — 286с.

6. Белиовская Л. Г. Программируем микрокомпьютер NXT в LabVIEW/ Л. Г. Белиовская, А. Е. Белиовский, — М: ДМК-пресс, 2013 г.

7. Белиовская Л. Г. Самостоятельный физический эксперимент в современном типовом и цифровом кабинетах физики при реализации Федерального государственного образовательного стандарта/ Л. Г. Белиовская // Учительская газета. Независимое педагогическое издание, № 23 (10416) от 5 июня 2012 г.

8. LEGO Mindstorms NXT: основы конструирования и программирования роботов:С сайта:learning.9151394.ru/course/view.php?id=280/ под ред. А. И. Попкова. — Томск — 2010 [Электронный ресурс].

9. Приложение 20 к письму Министерства образования и науки Челябинской области от 03.08.2009 № 103/3431 «О преподавании учебного предмета «Физика» в общеобразовательных учреждениях Челябинской области в 2009–2010 учебном году».

10. Копосов Д. Г. Цикл видео лекций издательства «Бином» «Уроки робототехники в школе»/ Д. Г. Копосов Д. Г. [Электронный ресурс] //http://metodist.lbz.ru/content/video/koposov.php.

11. Мирошина Т. Ф., Соловьева Л. Е., Могилева А. Ю., Перфирьева Л. П. «Образовательная робототехника на уроках информатики и физики в средней школе: пособие для учителя» — Челябинск: РКЦ.

12.Лужнова Г. В. Лего+физика//Лего+физика http://httpwwwbloggercomprofile179964.blogspot.ru/.

13.  Ларионова Т. П. Программа элективного курса «Робототехника»: [Электронный ресурс] http://rudocs.exdat.com/docs/index-45524.htm.

14. Белиовская Л. Г. Система LEGO Mindstorms NXT в современном физическом эксперименте: [Электронный ресурс], http://www.ros-group.ru/content/data/store/images/f_4404_28202_1.pdf.

15. Ершов М. Г. Использование элементов робототехники при изучении физики в общеобразовательной школе. [Текст]// XXI век — время молодых. Материалы четвертой открытой научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 19 мая 2011г., г. Пермь: ПГПУ, 2011.- С.55- 59.2011.