Школьная лаборатория робототехники и программирования

Основными  целями современной образовательной робототехники являются формирование устойчивого интереса к инженерным специальностям. Следует отметить , что в мире реальных технологий и автоматизированного производства  растет важность Мехатроники. Поэтому современный инженер – уже не узкий специалист, а универсальный профессионал , обладающий знаниями и умениями в областях электроники, механики, программирования и робототехники.

Исходя из этих тенденций,  и должна строиться работа в области современной образовательной робототехники. Сформулируем основные цели работы школьной  лаборатории робототехники:

1.       Познакомить учеников с основами робототехники, электроники и программирования

2.       Используя игровые формы и соревнования привить интерес к конструированию и программированию

3.       Познакомить учеников с основами проектного подхода. Научить учеников реализовывать практически значимые проекты в области электроники и робототехники.

4.       Развить коммуникативные  и лидерские качества учеников, раскрыть их творческий потенциал.

Программа лаборатории должна быть рассчитана на учеников от 1 класса до 11.

План обучения.

1 год  - знакомство с робототехникой на базе LEGO MINDSTORMS, основами программирования

2 год  - углубленное изучение программирования, подготовка к соревнованиям по робототехнике в классе начинающие, знакомство с основами электроники на базе конструктора “Знаток”, первичное знакомство с микроконтроллером Arduino

3 год и далее – углубленное изучение программирования, программирование  микроконтроллеров, сборка схем на микроконтроллерах, изучение основ искусственного интеллекта. Разработка практических проектов.

Подробнее по каждому году.

1 год

В начальной школе с 1 по 4 класс ученики знакомятся с основами робототехники. На начальной стадии обучения  основными формами занятий являются игровые и соревновательные. Главная  задача на этом этапе - сформировать устойчивый интерес к робототехнике. Наиболее одаренным ученикам предлагается участвовать в соревнованиях Сумо, Робофест Hello Robot в младшей группе по классу начинающие. Для знакомства с проектной деятельностью возможно участие учеников в программе “Шаг в будущее” в категории Юниор.

2 год

Для второго года  обучения, делается акцент на углубленном изучении программирования троботов Ev3 для участия в соревнованиях Робофест Hello Robot в младшей группе по классу начинающие, а также в Международной олимпиаде. Кроме того происходит знакомство с основами электроники на базе конструктора “Знаток”. Ученики знакомятся с микроконтроллером, учатся  собирать и  программировать простейшие учебные проекты на микроконтроллерах  в удобной среде Scretch.

3 год и далее

Производится подготовка учеников для участия в соревнованиях по классу Профи. Производится углублённое изучение программирования микроконтроллеров Arduino. Акцент делается на проектной деятельности, ученики реализовывают свои  проекты в области автоматизированных систем и программирования.

Работа на данном этапе индивидуальная согласно идеи педагогики сотрудничества. Каждому ученику ставится задача для исследования в той области , которая ему больше всего нравится.

Все наработки накапливаются в единую Базу знаний, которая поможет в дальнейшем следующим поколениям реализовывать свои проекты.

Например, создается основная программа или лучше библиотека, реализующая нейронную сеть, все параметры и функции тщательно документируются. Следующее поколение учеников используют наработки  и достаточно оперативно реализовывают свой проект в области нейронных сетей. Данный подход существенно повысит эффективность  проектной деятельности.

Формирование групп.

Первый год обучения проводится в игровой и соревновательной форме, поэтому он будет интересен для достаточно широкой аудитории. Однако для эффективной работы желателен отбор даже на этой стадии. Группы должны формироваться из заинтересованных учеников, имеющих склонности к конструированию и программированию. Так как образовательная робототехника достаточно сложное направление (даже при применении игровых методик), нельзя навязывать ребенку занятие в этом кружке. Ребенок сам должен испытывать желание заниматься робототехникой.

Целесообразно провести анкетирование для отбора в группы.

Вопросы для анкеты.

1.       Нравится ли тебе собирать модели из Лего техник, какая у тебя любимая модель?

2.       Есть ли у тебя конструктор робот LEGO EV3 или NXT или Знаток?

3.       Кем ты хочешь стать, когда  станешь взрослым?

4.       Каких ты знаешь роботов, где они используются?

5.       Какого бы ты хотел собрать робота?

Анализ этой анкеты позволит понять степень заинтересованности ученика в робототехнике.

После первого года обучения проводится  тестирование для отбора в кружок и более углубленного изучения. Для этого предлагается собрать простую типовую  модель по схеме и без схемы на память, запрограммировать  робота по основным алгоритмам: сумо или кегельринг, движение по линии.

Также можно предложить собрать своего робота с редукторами и провести соревнование, чей робот быстрее.

Данный тест позволит отобрать наиболее одаренных учеников для дальнейшего углубленного изучения робототехники.

Другие статьи по методике преподавания робототехники и программирования

Поделиться: