Основы робототехники

Робот — это автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе.

Из определения, представленного в «Оксфордском словаре», становится очевидно, что при конструировании и программировании робота необходимо заранее понимать, для каких действий он нужен, каким образом он будет эти действия совершать, как устроить, чтобы он не делал лишнее. ФГОС ВПО разъясняет, что робототехника — это область науки и техники, ориентированная на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей.

Виды робототехники в школе

• Спортивная. Присутствует в школе и вне ее. Дети участвуют в различных соревнованиях, знают, как достичь тех или иных результатов.

• Творческая. Ребенок придумывает такого робота, который будет ему интересен. Чтобы реализовать проект, ученику необходимо разбираться как робототехнике, так и в той области, в которой робот будет применяться.

• Образовательная. В отличие от творческой робототехники, креатив ученика направляется педагогом на решение учебных задач. Это способствует активному развитию личности ученика.

STEM-технологии в образовании

STEM объединяет четыре предметные области: естественные науки, технологии, инженерное дело, математику. Иногда также включается искусство. Такой подход реализуется в образовательной робототехнике, поскольку и конструирование, и программирование требуют знания разных предметов: математики, информатики, физики, химии, тех предметов, с которыми будут связаны функции роботов (обществознание, биология и т.д.) Ребенок получает Soft Skills («гибкие навыки»), необходимые во многих профессиях. Так робототехника помогает сформировать и личностные, и предметные, и метапредметные компетенции.

Результаты для ученика:

• Выражение себя новыми способами.

• Рост самооценки.

• Достижение конкретного результата.

• Развитие критического мышления.

• Создание, а не потребление контента.

• Освоение нового вида грамотности.

• Практика командной работы.

• Возможность пробовать и ошибаться.

• Решение практических задач.

• Развитие навыков говорения (в том числе на иностранных языках).

Оборудование

• Наборы для роботостроения. Наборы, из которых собираются роботы теми средствами, которые заложили разработчики. Популярные конструкторы: LEGO Education (некоторые роботы управляются с планшетов, что очень удобно), Mindstorms (много датчиков), Tetrix (для ребят постарше).

• Готовые роботы для программирования. Используются те гаджеты, которые есть у ученика или у образовательной организации. Популярные устройства: биоботы, двигающиеся по линии, озоботы, роботы «Сфера» со множеством разных моторов.

• Предметы, рисунки, канцелярские принадлежности. Применяются для выстраивания маршрутов, создания алгоритмов, в качестве моделей.

Примеры использования на уроках

География, 5-6 классы. Тема «Землетрясение». С помощью специального набора LEGO ученики строят симулятор землетрясения, способный передавать моделям зданий колебательные движения.

Окружающий мир, 4 класс. Ученики придумывают роботов, приспособленных для выживания в той или иной изученной природной зоне. Они могут смоделировать природную зону и продемонстрировать действия в ней робота.

Математика, 4 класс. Робот «Сфера» помогает иллюстрировать задачи на скорость и расстояние. Также его можно использовать для изображения фигур: фотографировать передвижения робота на высокой выдержке, приспособить к устройству карандаш и т.д.

Математика, 1 класс. В приложениях к роботам первоклассники учатся прокладывать маршруты, работать с командами для разных ситуаций.

Математика, 6 класс. При изучении системы координат можно использовать задачи Learn to Code 3 на языке Swift.

Литературное чтение, 1 класс. На примере сказок дети учатся выстраивать алгоритмы, потому что любую историю можно разложить на тот или иной алгоритм.

Очень важно работать не только в виртуальном пространстве, но и в реальном. Например, в ходе эксперимента ученики узнают, что робот, запрограммированный на определенный угол поворота, может по-разному повести себя на плитке и на линолеуме — это учит детей учитывать окружающие факторы.

Практика показывает, что робототехника действительно помогает учителям проводить уроки и формировать УУД.