Внедрение основ робототехники в современной школе

Deryabina K. A.

Student the 4rd course, faculty of "Mathematics and natural Sciences»

Elabuga Institute (branch) FGAOU VPO

"Kazan (Volga region) Federal University

Russia, Elabuga

Scientific adviser: Minkin A.V.

Candidate of physical and mathematical Sciences

INTRODUCING THE BASICS OF ROBOTICS IN THE MODERN SCHOOL

То, что раньше казалось фантастическим, сейчас является действительностью – мы живем в окружении роботов. Все основано на автоматизированной технике – электроника, автомобилестроение, терминалы, автоматы с напитками, даже уличные фонари и светофоры являются запрограммированными объектами. Поэтому внедрение робототехники в школьный процесс обучения, несомненно, является актуальной темой на сегодняшний день. Условно робототехнику можно разделить на 3 части, преподаваемые в начальной, средней и старшей школе с использованием конструктора Lego.

В начальной школе дети начинают познавать окружающий мир и интересоваться всем, что их окружает. На данном этапе обучения целесообразно использовать конструктор Lego WeDo. Здесь присутствуют всевозможные датчики, особые моторы, программируемые и батарейные блоки, световые батареи и т.д. Эти наборы предполагают участия в образовательном процессе профессионального педагога, то есть учителя. Однако при желании и увлеченности ребенка, дети сами могут разобраться во всем сами. Конструктор имеет 12 различных моделей, после знакомства с которыми можно было собирать и программировать все, на что способна фантазия ребенка. То есть эти модели позволяют получить основные понятия о том, как нужно программировать и собирать несложные конструкции. На данном этапе обучения робототехнике начальные классы развивают свое воображение, моторику рук, учатся основам программирования и составлять базовые алгоритмы для своих роботов.

Для детей средней школы необходимо предоставить конструктор более сложного уровня, например, Lego Mindstorms, где находится в среднем около 600 деталей. В комплекте идут программируемый модуль, моторы, датчики, резиновые гусеницы, шины и провода. Собирать робота придется с чистого листа, опираясь только на инструкцию. Учащимся необходимо будет подойти к заданию осмысленно, анализируя все свои шаги. Данный конструктор предполагает сборку 5 основных роботов, однако, комбинируя детали и функции, можно собрать и своего, абсолютно нового робота со своими необходимыми задачами. На данном этапе школьники уже не просто воссоздают написанный алгоритм, но учатся собирать многофункциональные модели на основе усложненных алгоритмов. Проявляя свои индивидуальные и творческие способности, могут продемонстрировать своего робота со своим алгоритмом действий.

В старшей школе примером используемого конструктора является TETRIX, который является базовым конструктором международных соревнований FIRST Tech Challenge. TETRIX – робототехнический конструктор нового поколения, который позволяет перевести процесс создания робота на новый качественный уровень с практически неограниченными возможностями [1]. Учащиеся смогут воплотить все свои задуманные проекты и представить их не только на школьном, но и на различных олимпиадах международного уровня. Их ограничивает только фантазия.

Чем же отличается обычный урок информатики от уроков по робототехнике? Если на уроке информатики мы учимся писать только лишь программы, то на уроках по робототехнике мы изначально определяем цели и задачи нашего робота, конструируем его, и только лишь потом составляем программу на основе заданных параметров.

Например, задача на сортировку [2]. В информатике есть довольно много способов решить эту задачу: сортировка слиянием, выбором, быстрая сортировка Хоара, пузырьковая сортировка и так далее. Достаточно выбрать любой способ, написать программу и решение готово. Однако на уроках робототехники данная задача может иметь не только познавательный, но и творческий и увлекательный характер. Пусть наш робот рассортирует черные и белые банки по цвету. Первым делом надо проанализировать, какие детали из конструктора нам будут необходимы для создания робота-сортировщика.

Наш робот должен двигаться по заданной траектории, обычно это бывают черные линии. Для этого нам нужны два двигателя и два датчика освещенности. Далее, робот должен распознавать объекты, в этом нам помогут датчик расстояния, белые и черные банки. Чтобы определить необходимый ему цвет, робот должен включать в себя, к примеру, датчики освещенности. И, наконец, чтобы взять банку, нужен двигатель, чтобы крюк двигался, и соорудить сам крюк из балок. С помощью дополнительные балок и втулок, мы можем собрать нашего полноценного робота-сортировщика.

Вторая задача - создать программу. Нужно составить алгоритм, что роботу необходимо будет сделать: выехать из зоны старта, проследовать по заданной траектории (черной линии), найти банку, взять ее, определить цвет и поехать в необходимую сторону в зависимости от цвета банки. Проанализировав алгоритм, остается написать программу и запустить ее.

Как мы видим, программирование в робототехнике является второстепенной задачей. Важно уметь собирать и конструировать роботов, используя различные детали: манипуляторы, приводы, балки, датчики. Позиционирование - вот, что становиться главным.

Таким образом, внедрение основ робототехники в школьный курс позволит не только разнообразить уроки информатики, но и позволит учащимся развить свое воображение, творческие способности, личные качества. Дети сами смогут добывать необходимую им информацию, анализировать ее и продуктивно использовать. Составляя программы и алгоритмы, конструируя роботов, школьники развивают математические способности, логическое мышление и используют знания и в других предметах школьного курса, что по стандартам ФГОС является межпредметной связью. Современные школы нуждаются в прогрессивном обучении и робототехника – неотъемлемая часть современного мира.