Вы не зарегистрированы

Авторизация



Образовательная роботехника

    Выберите действие:

Фото пользователя Виталий Александрович Кочетов
Submitted by Виталий Александрович Кочетов on пн, 18/10/2010 - 23:32

      Разберемся, что такое робототехника. «Робототехника  — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем» - такое определение дает всем известная Википедия.  В общем виде это достаточно сложная дисциплина, которая вбирает в себя научные знания из электроники, механики и программирования.

     Не посвященным может показаться, что робототехника находится где-то далеко от повседневной жизни. Но давайте задумаемся. Электрический чайник на кухне. Все знают, что при нагревании до определенной температуры чайник автоматически отключается. Как же это происходит? Все очень просто. Определенный датчик регистрирует достижение температуры в 100 градусов по шкале Цельсия. О данном факте узнает микропроцессор (если это можно так назвать), который в свою очередь посылает сигнал о необходимости разомкнуть электрическую цепь.  Конечно, пример с чайником сильно преувеличен. Ведь робот начинается с процессора. А какой же процессор в чайнике?! Но, тем не менее, робот – это еще и какие-либо автоматические действия.  Думаю, теперь каждый может с легкостью привести массу примеров из жизни.

     В наиболее полном смысле робототехника применяется на предприятиях различной сферы для автоматизации процессов. Нельзя забыть и о применение роботехники в космических аппаратах. Здесь без роботехники обойтись просто невозможно.

     В образование применяют различные робототехнические комплексы, например Mechatronics Control Kit, Festo Didactic, LEGO Mindstorms и другие. В нашей стране наиболее распространен последний из перечисленных роботехнических комплексов.

     LEGO Mindstorms встречается двух разновидностей: RCX и NXT. Комплект NXT позволяет создавать более сложные конструкции и предоставляет больше возможностей для программирования робота и исследования окружающей среду. Например, комплекс NXT может различать не только белый и черный цвет, как это делает RCX, но и другие цвета. Кроме того больше возможностей предоставляет наличие датчика звука и расстояние, которые отсутствуют в наборе RCX.          

     Также стоит отметить, что существуют различные варианты наборов комплекса RCX и NXT: «Индустрия развлечений. ПервоРобот», «ПервоРобот NXT», «Энергия, работа, мощность», «Технология и физика», «Возобновляемые источники энергии». В продаже можно найти расширенные ресурсные наборы для конструкторов RCX и NXT.

Миникомпьютер из набора RCXМиникомпьютер из набора NXT

     Для более успешного применения образовательной робототехники была разработана специальная методическая литература:

 

1.     Автоматизированные устройства. ПервоРобот. Книга для учителя. К книге прилагается компакт-диск с видеофильмами, открывающими занятия по теме. LEGO Group, перевод ИНТ, - 134 с., илл.

2.     Возобновляемые источники энергии. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, -122 с., илл.

3.     Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов. LEGO Group, перевод ИНТ, - 87 с., илл.

4.     Технология и информатика: проекты и задания. ПервоРобот. Книга для учителя. – М.:ИНТ. – 80 с.

5.     Технология и физика. Книга для учителя. LEGO Educational/ Перевод на русский –

6.     Энергия, работа, мощность. Книга для учителя. LEGO Group, перевод ИНТ, - 63 с.

      Применение в образование роботехнических комплексов происходит в виде дополнительного кружка или применяются на уроках.

     Цель использования Лего-конструирования в системе дополнительного образования является овладение навыками начального технического конструирования, развития мелкой моторики, изучение понятий конструкции и ее основных свойств (жесткости, прочности, устойчивости), навык взаимодействия в группе.

     Чаще всего работа кружка дополнительного кружка организуется в виде спортивной секции. Применяются такие термины как «тренер», «спортсмен», «спортивное поведение». На различных уровнях проводятся спортивные соревнования. Чаще всего такие соревнования являются отборочными на международные соревнования по Лего-конструированию. Россия неоднократно занимала призовые места и становилась победительницей на международных соревнованиях.

     Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда Лего.

     В рамках школьного урока роботехнические комплексы Лего могут применяться по следующим направления:

·        Демонстрация;

·        Фронтальные лабораторные работы и опыты;

·        Исследовательская проектная деятельность.

     Наиболее удачное применение конструкторы Лего находят на уроках физики, информатики, технологии, в начальной школе на уроках окружающего мира.

     Робототехнический комплекс ЛЕГО поможет достичь такие личностные результаты как:

·        сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

·        самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

·        мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

·        формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений, результатам обучения.

     Неоценимы и метапредметные результаты внедрения Лего-технологий:

·        овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

·        понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;

·        приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием новых информационных технологий для решения познавательных задач;

·        освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами решения проблем;

·        формирование умений работать в группе.

     При использовании робототехнических комплексов в исследовательской деятельности рекомендуются следующие этапы работы над проектом:

1.     Обозначение темы проекта.

2.     Цель и задачи представляемого проекта.

3.     Разработка механизма.

4.     Составление программы для работы механизма.

5.     Тестирование модели, устранение дефектов и неисправностей.

     Использование образовательной робототехники на уроках позволяет сделать современную школу конкурентоспособной. А сам урок по-настоящему эффективным и продуктивным для всех участников образовательного процесса.

     Но существует и проблемы в применение роботехники. Какие же основные проблемы внедрения и использования конструкторов Лего?

     Одна из проблем – недостаток методических материалов. Казалось бы, список методической литературы, проведённый выше говорит об обратном. Но все имеющиеся материалы требуют адаптации. Например, невозможно за один урок информатики реализовать многие модели из пособия «Индустрия развлечений. ПервоРобот. Книга для учителя и сборник проектов».  Конечно, можно пренебречь какими-то этапами в разработке модели. Но тогда какие-то из положительных навыков, способностей и связей, развиваемых работой с конструктором, теряются. В некоторых субъектах РФ проводятся специализированные конкурсы по выявлению наиболее удачных методических разработок в применение лего-конструкторов в образовательной деятельности. Что, конечно, ведет к появлению новых качественных материалов. К решению данной проблемы приведет и достаточное поощрение учителей, занимающихся разработкой таких материалов.

     Существенно ограничивает применение лего-технологий в учебном процессе недостаточное количество комплектов. В Челябинской области несколько лет назад всем школам были выделены конструкторы. Но больше трех наборов выделяли редким школам. Один набор рассчитан на работу максимум четырех человек. Если в учебном учреждении предусмотрено деление на подгруппы для занятий информатикой, то именно в таких группах минимальное число учащихся, 10-15 человек. Даже для такого количества учащихся выделенных наборов на одну школу мало. Что же говорить о физики, где не предусмотрено деление на подгруппы? Один из вариантов решения данной проблемы – покупка дополнительных наборов Лего. При цене одного комплекта от 10 тысяч рублей и выше, сможет ли обычная школа покупку достаточного количества наборов? Только с помощью спонсоров и добровольных пожертвований родителей учеников школы.

     На уроках физики одно из применений – это демонстрация законов и явлений. Детали Лего достаточно малы. Что, может, затруднить наблюдение и понимание работы конструкции учениками, сидящими на последних партах и страдающими заболеваниями, связными со зрением. Для решения данной проблемы может использоваться увеличенная демонстрация работы конструкции с помощью видео камеры или заранее записанного видео.

     Не смотря на то, что детали, используемые в конструкторе ЛЕГО очень прочные и рассчитана на различные условия эксплуатации, достаточны часто различные устройства приходят в негодность. Чаще всего ломаются моторы и датчики освещенности. Также немало случаев когда детали просто теряются. Отремонтировать сломанные детали чаще всего не представляется возможным. Чтобы пополнить недостающие запчасти придется купит новый набор. Для решения данной проблемы, может быть, стоит рассмотреть возможность создания региональных центров ремонта и пополнения ЛЕГО-элементов.

     Насколько оправдано внедрение ЛЕГО-технологий в учебный процесс решает каждый педагог и каждая школа сами для себя. Но не стоит забывать, что ЛЕГО-конструктор зачастую вызывает интерес учеников. В свою очередь наличие интереса является одним из залогов успешного обучения.

 

 


»  Размещено в сообществах:   

Навигация по подшивке