Работа с одаренными детьми в рамках профильной лагерной смены по робототехнике

Роботы, не однократно были описаны во многих научнофантастических произведениях, но только в последние несколько лет их внедрение стало достаточно обширным. Особую актуальность получают системы с дистанционным управлением и полностью самоуправляемые системы. Робототехника — объектно-ориентированная наука, занимающаяся разработкой автоматических технических средств. Робототехника базируется на таких науках как электроника, механика и, конечно же, программирование[2].

В настоящий момент во многих учебных учреждениях исследуется и изучается робототехника. В школах чаще всего используется платформа Lego. Проводятся конкурсы по робототехнике, где ученики делятся своими инновационными идеями в данной отросли [5]. Наиболее распространенной системой робототехники в школе является LEGO Mindstorms. Это конструктор, состоящий из сопрягаемых деталей и электронных блоков для создания программируемого робота. С помощью этого набора можно составить порядка 20 различных моделей, которые будут оснащены контролером, датчиками, сервомоторами и всем этим можно будет управлять с помощью пульта, а программировать на компьютере.

В более современной версии Lego контрольный блок EV3 базируется на Linux, что позволяет взаимодействовать с такими мобильными системами как iOS и Android. Это открывает новые возможности программирования и управления с помощью смартфонов. В блоке мощный процессор, флэш-память и 64 Мб оперативной памяти. Контроллер имеет вход USB, слот для SD карты и Bluetooth 2.1. для связи с мобильными устройствами. В комплекте иметься инфракрасный датчик, для отслеживания препятствий и слежения за объектами.

Еще одной платформой, используемой в школе является HUNA. Основное отличие HUNA от LEGO в том, что все конструкторы этой платформы оснащены электронными составляющими. В ассортименте представлены различные наборы, интересные пользователям различных возрастов.

Набор состоит из большого числа деталей и совместим с программноаппаратной платформой Arduino. Использование среды программирования возможно как в части применения языка С++, так и в наглядной форме аналогичной языку блок-схем.

Сравнивая среды LEGO и HUNA можно отметить, что к преимуществам LEGO Mindstorm относят наличие Bluetooth и известность бренда. У Huna большое количество деталей и готовых моделей с русской инструкцией по каждой, а также возможность подключения платы Ardruino. Отметим, что при изучении робототехники важное значение приобретает умение работать в коллективе, что развивает навыки учащихся в продуктивной коммуникации друг с другом.

В рамках школьного курса изучить в достаточном объеме робототехнику весьма проблематично из-за объема часов, выделяемого на информатику в целом. Поэтому целесообразным считается выносить ее изучение во внеурочную деятельность или же на дополнительное образование, которые может организовываться в специальных центрах дополнительного образования. Основной нашей задачей стала разработка учебного курса, направленного на получение навыков начального технического конструирования, изучение понятий, конструкции, навыков коллективной работы. Организовать работу учащихся в рамках данного курса планируется в рамках профильных лагерных смен во время летних каникул.

Опыт проведение подобных смен не нов для городов. Например, в Воронеже реализацией профильной лагерной смены по робототехнике занимался и занимается педагогический отряд «Пульсар» совместно с ЦДО детским технопарком «Кванториум». В форме увлекательной игры, которая шла всю смену, дети должны были строить роботов развивая свои навыки в робототехнике.

Лагерная смена длиться двадцать один календарный день. Поэтому необходимо передоложить методические разработки мастер-классов по темам моделирование, конструирование и программирование автоматизированных процессов. Все эти занятия должны быть дифференцированными по модулям и интегрированными по целям и итогам. Модули образования на данной смене должны проходить по недельно. Сами занятия рекомендуется начать по истечению организационного периода смены. За первые три дня лагерной смены ребенок успеет адаптироваться к режиму детского лагеря отдыха, возрастут возможности для получения знаний и навыков. Таким образом на образовательные занятия остаться 17 часов с учетом последнего дня разъезда детей.

В рамках перового модуля предлагается отдыхающим сформировать и смоделировать проект робота, сделать эскиз или создать идею проекта. Для визуализации результатов могут использоваться графические редакторы Paint, Photoshop или аналогичные. На работу в рамках данного модуля планируется выделить 4-5 часов. В рамках этого времени следует актуализировать знания детей по направлению робототехника, рассказать начальные основы моделирования, и рассказать о проектной деятельности. Последнему пункту стоит уделить особое внимание, так как проектная деятельность активно внедряется в образовательный процесс.[6]

В рамках второго модуля дети должны приступить к конструированию самого робота и созданию материальной модели. На это отводится также порядка 4-5 часов.

В рамках третьего модуля наступает завершающий этап обучения робототехники в рамках профильной лагерной смены. Здесь рекомендуется приступить к программированию функциональных процессов и контролеров. На данный этап рекомендуется выделить 4-5 часов. При этом перед переходом на программирование на базе платформ LEGO Mindstorm и Huna рекомендуется разобрать основные принципы программирования роботов на примере более простых программ. Одной из этих программ является среда «КуМир».

Отчет по занятиям должен проходить в форме защиты проектов. На выставке ребенок представляет готового робота, рассказывает о проделанной работе, основном функционале созданного робота и возможных вариантах его применения.

Обобщим приведенный выше материал в форме планирования учебного курса.

Модуль 1 «Проектирование робота» включает темы: Роботехника как наука (1 ч.). Виды роботов (1 ч.). Модели. Виды Моделей (1 ч.). Обобщение изученного.    Моделирование    собственного    робота.    Создание информационной образно знаковой модели в программах Paint или Photoshop (1-2 ч.)

Модуль 2 «Конструирование робота» включает темы: Конструирование робота на основе информационной образно-знаковой модели (3-4 часа) Установка датчиков. Доработка модели укрепление каркаса (1 ч.)

Модуль 3 «Программирование робота» включает темы: Знакомство с программированием исполнителей в среде КуМир. Основные приемы работы в программе (1 ч.). Основные приемы программирования в средах LEGO Mindstorm или Huna основные приемы работы в программе (1 ч.)

Программирование своего собственного робота в одной из предложенных программ (2-3 ч.)

Защита проекта (2 ч.)

Ключевые планируемые результаты курса:

• •      привлечение школьников к исследованиям в области

робототехники;

• •     обмен технической информацией и начальными инженерными

знаниями между учащимися;

• •     развитие новых научно – технических идей учащихся;

• •     внедрение в образовательный процесс информационных и

• коммуникационных технологий;

• •     мотивация к изучению учебных дисциплин у учащихся;

• •     организация занятости школьников во внеурочное время.