gallery/gerb_rgpu_1
En
Ru

New Educational Strategies in Modern Information Space - 2020

Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве

Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве

Миллер Л.Л.

ГБОУ лицей №470

г. Санкт-Петербург,

учитель информатики

педагог дополнительного образования;

info.lic470@obr.gov.spb.ru

Овчинникова В.С.

ГБОУ гимназия №148 им. Сервантеса

г. Санкт-Петербург,

педагог дополнительного образования

info.gim148@obr.gov.spb.ru

 

Информационная поддержка проектной деятельности в робототехнике

 

  В статье рассмотрены возможности информационной среды обучения для разработки робототехнических проектов и подготовки к робототехническим соревнованиям всероссийского уровня.

 

Miller L.L.

Lyceum 470

St. Petersburg, Russia

Ovchinnikova V.S.

Gymnasium 148 named after Cervantes

St. Petersburg, Russia

 

Information support of project activities in robotics

 

  The article describes the possibilities of information learning environment for developing robotic projects for robotic competitions.

 

Исследовательская деятельность школьников в области робототехники, обмен технической информацией и начальными инженерными знаниями, развитие новых научно-технических идей позволит создать необходимые условия для высокого качества образования прежде всего за счет создания информационной поддержки проектной деятельности. Робототехника активно включается во многие области обучения. Дошкольники и младшие школьники занимаются в многочисленных кружках. Школьники постарше изучают робототехнику на уроках [2]. Старшеклассники работают с элементами профессиональной робототехники и участвуют в соревнованиях. Lego, ТРИК, FISCHERTECHNIK, VEX, Huna, Arduino – разные конструкторы, методические материалы, курсы обучения для детей и педагогов. Начинающим робототехникам, их родителям, школьным учителям и преподавателям кружков трудно не заблудиться во всем этом многообразии.

 

Lego Education 40 лет предлагает образовательные конструкторы, которые сопровождают детей от детского сада до университета. Образовательные программы ЛЕГО (LEGO Education) – подразделение крупнейшего производителя развивающих игрушек LEGO Group (Дания), созданное в 1980 году. LEGO Education разрабатывает и производит на базе конструктора ЛЕГО наборы и образовательные методики, предназначенные для профессионального педагогического использования. Методические разработки, планы уроков для учителей, схемы сборки и подсказки по программированию для учеников помогают использовать образовательные решения компании LEGO Education в учебном процессе. Основные материалы включены в среду программирования и доступны на ученических компьютерах. Дополнительные материалы на русском языке размещены на сайте education.lego.com/ru-ru.

 

Важной составляющей обучения являются соревнования, как возможность поделиться своим опытом, обменяться новыми идеями, познакомиться с новыми друзьями.

 

Одними из самых известных соревнований в мире робототехники являются соревнования FIRST (For Inspiration and Recognition of Science and Technology). Они существуют более двадцати лет. Мировые финалы проходят в Хьюстоне и Детройте. Всероссийский финал проходил в Красноярске в феврале 2020 года. Команды-участники финала проходили отбор в своих регионах.

 

Соревнования проходят в трех возрастных категориях:

  • FIRST LEGO LEAGUE Junior (FLL Jr) – с 6 до 9 лет.
  • FIRST LEGO LEAGUE (FLL) – с 10 до 16 лет.
  • FIRST TECH CHALLENGE (FTC) – с 12 до 18 лет.

Для подготовки к FLL Jr необходим электромеханический конструктор LEGO Education WeDo . Этот замечательный конструктор создан для начального обучения робототехнике. Небольшое количество деталей в наборе принуждает тщательнее продумывать конструкцию. А ограничения среды программирования приводят к поиску нестандартных решений и интересных алгоритмов. Привычка фантазировать дополняет технические решения и позволяет собирать разнообразные конструкции, применяя базовые элементы робототехники. Рассказывая о своих конструкциях, программах и решениях, ребята делятся результатами своей работы, обсуждают, сравнивают и улучшают свои робототехнические поделки.

 

Первая версия конструктора Lego WeDo 1.0 предполагает постоянное подключение робота к компьютеру. Программировать можно в среде Lego Education WeDo или в среде Scratch. В Scratch больше возможностей с точки зрения программирования. Можно организовывать вложенные циклы, ветвления, писать подпрограммы. Но Scratch не умеет управлять несколькими моторами. В сложном проекте с несколькими моторами, подключенными к одному компьютеру, лучше использовать среду программирования Lego Education WeDo.

 

Вторая версия конструктора Lego WeDo 2.0 предполагает использование планшета для создания программ. Программа, выполняясь на планшете, управляет роботом по Bluetooth-связи.

 

Интересные проекты создаются при взаимодействии обоих конструкторов. Движущиеся модели необходимо собирать из второй версии конструктора, а механизмы, не удаляющиеся от компьютера – из первой версии.

 

На начальном этапе обучения удобно использовать комплект заданий, встроенный в среду программирования. Когда комплект заданий освоен, можно переходить к сборке по фотографиям и сборке по видео. В книге А.В. Шейна «Lego WeDo. Машиностроение и робототехника» [4] много идей и интересных механизмов. Учащиеся собирают модель, программируют и рассказывают о своих решениях. Рассказы закладывают основы публичных выступлений, помогают еще раз обдумать конструкцию, лучше разобраться в механике и в особенностях программы.

 

Подготовка к соревнованиям не укладываются в рамки обычных занятий. Для подготовки необходимо проводить дополнительные занятия для заинтересованных, увлеченных школьников. Учащиеся обсуждают темы соревнований, ищут проблемы, предлагают решения. Основы конструирования и программирования, заложенные на занятиях, с использованием программы «LEGO Education WeDo», помогают учащимся успешно справляться с трудностями, возникающими при разработке творческого проекта.

 

Новое задание соревнований FIRST LEGO LEAGUE публикуется в августе, на сайте http://www.firstlegoleague.org/, https://www.firstinspires.org/. Тема соревнований 2020 – градостроительство (City Shaper). Перевод заданий на русский язык публикуется на сайте оператора международных соревнований FIRST в России http://future-engineers.ru.

 

Организаторы соревнований предлагают участникам обсудить строительство зданий в своем квартале, городе, деревне. Найти проблему, связанную с надежностью зданий, доступностью, придумать инновационное решение проблемы и оформить свое решение с помощью плакатов, технической книги, робототехнического проекта и творческого выступления.

 

Старших участников соревнований ждет много испытаний. Кроме представления проекта, они защищают Базовые Ценности. Участвуют в Играх Роботов и защищают Дизайн Робота. Каждое испытание требует от школьников тщательной подготовки и самостоятельности.

 

Игры Роботов – испытание на соревновательном поле. За две с половиной минуты автономный робот должен выполнить миссии и получить наибольшее количество баллов. Робот устраняет дорожный затор, строит дом на дереве, спасает летучую мышь, проверяет устойчивость здания, чинит качели и заезжает на мост.

 

Подготовка к Играм Роботов ведется по трем направлениям:

  • Разработка конструкции робота и насадок, необходимых для выполнения миссии [5].
  • Написание программ, обеспечивающих надежное движение робота [1,3].
  • Тактика и стратегия выполнения заданий на поле.

Для решения инженерных задач используют конструктор LEGO MINDSTORMS Education EV3 и программу LEGO Digital Designer. Эта программа предназначена для создания виртуальных моделей из виртуальных деталей конструктора Лего. Необходимо создать модели насадок для решения задач на поле и модель самого робота. Виртуальные модели полезны при повторной сборке частей робота и необходимы для защиты перед судьями. Основные способы соединения деталей и механизмов наглядно показаны в книгах.

 

Для программирования робота используют среду разработки программ LEGO MINDSTORMS Education EV3. Первые, пробные варианты программ для решения миссий могут быть простыми. Используя датчики оборотов в моторах, необходимо построить предварительную траекторию движения и работу дополнительных моторов в насадках. Но для стабильной работы роботов этого недостаточно. Необходимо изучать теорию автоматического управления, использовать математические формулы и подбирать коэффициенты для регуляторов [1,3]. Старшие участники могут программировать на EV3 Micro Python.

 

Принимая участие в соревнованиях такого уровня, школьники получают положительные эмоции, огромный опыт и стремление развиваться дальше. Судейство всероссийских соревнований, обмен опытом с коллегами из других регионов, повышают квалификацию преподавателей. Информационное и технологическое образование помогут ученикам развить компетенции в данных областях и вырасти востребованными и успешными специалистами.

 

Литература:

  1. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде Lego Mindstorms EV3 / Л.Ю. Овсяницкая, Д.Н. Овсяницкий, А.Д. Овсяницкий. – Москва: Перо, 2016 – 300 с.
  2. Робототехника в школе: методика, программы, проекты / В. В. Тарапата, Н. Н. Самылкина. — М. : Лаборатория знаний, 2017.—109 с.
  3. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей / Санкт-Петербург: Наука, 2013. – 320 с.
  4. Шейн А.В. Lego WeDo. Машиностроение и робототехника. Пособие для учителей и учащихся / Барнаул: Новый формат, 2017. – 108 с.
  5. Isogawa Y. LEGO Technic. Tora no Maki / 2010. – 215 с.

Комментарии:

Имя  
Эл. почта  
Текст комментария  
 

Оставить комментарий:

Александра Семенова:

 

Большое спасибо, было интересно прочесть вашу статью!
Описывая этапы участия в соревнованиях, вы упоминаете о том, что детям необходимо неоднократно представлять и защищать свои проекты и разработки.
Скажите, проводится ли какая-либо подготовка к "устной части" подобного выступления? Каким образом следует формировать коммуникативные навыки ребёнка для подобного испытания?

 

22.03.2020 22:53

Лина Миллер:

 

Здравствуйте!
Конечно, устное выступление готовим.
Два способа. Первый - подготовить рассказ, дома выучить. Второй способ - все время расспрашивать ребят о том, как все работает, механика и программы. Для успешного выступления необходима комбинация этих способов. И практика, практика. Можно рассказать своему учителю, библиотекарю, одноклассникам, завхозу))
Одно из домашних упражнений: по фотографии рассказать родителям о проекте. А родителям задание - расспросить как можно больше.
На последних соревнованиях "Юный конструктор" в команде были трое, выступавшие первый раз. Они рассказали судьям. А потом два часа рассказывали зрителям. Через два часа девочки хотели рассказать судьям еще раз. Они так натренировались, что были уверены, что теперь расскажут лучше.
Конечно, все это не просто.

 

23.03.2020 20:23