Робототехника для всех. Какие задачи решают занятия по робототехнике?

Робототехника – предмет, активно внедряемый в учебную программу, как в младших школах, так и в высших учебных заведениях. Робототехника на данный момент актуальна, как никогда, ведь это предмет позволяет освоить не только насущные предметы, такие как математика, механика, программирование, но и получить знания в новых областях науки, активно развивающихся в последние годы.

Нет сомнения, что в дальнейшем робототехнические решения и искусственный интеллект будут широко внедрены в жизнь рядовых людей. Начать изучать этот предмет с максимально раннего возраста, значит получить возможность трудоустроиться на востребованную специальность в будущем. Кроме того, в процессе обучения робототехники, дети и подростки получают знания по широкому кругу смежных предметов, что сказывается на успеваемости и желании учиться.

Что проходят на уроках робототехники

Робототехника включает в себя изучение следующих направлений творческой и технической деятельности:

• Схемотехника;

• Механика;

• Математика;

• Программирование;

• Изучение систем управления и интерактивных систем;

• Проектирование и макетирование;

• Инженерная сборка.

Таким образом, на уроках закладывается начальный уровень необходимых знаний для будущих инженеров, способных с нуля разрабатывать и создавать различные механические и электронные узлы и устройства. Дети обучаются поэтапной разработке и решению задач, достигая поставленного результата. Во многом, программа обучения нацелена на получение знаний по специальностям, которые, возможно, появятся только в ближайшем будущем и получат широкое развитие.

Занятия робототехникой можно начинать в разном возрасте, решая при этом различные задачи которые ставятся в процессе обучения. Рассмотрим подробней возможности и целевые задачи предмета при изучении его детьми разных возрастов.

Робототехника для дошкольников

Изучение робототехники в детских садах и на дополнительных занятиях для дошкольников, дает следующие преимущества:

• Появляются задатки структурного мышления;

• Ребенок убеждается в возможности создания новых механизмов из имеющихся предметов;

• Изучает новые слова, приобретает навыки общения, в том числе с группой, так как многие занятия требует участия нескольких детей;

• Получают первоначальное понимание таких вещей как пропорция, форма, проектирование и т.д.;

• Смотрят на мир по-новому, самостоятельно создавая новые механизмы;

• Повышают уровень дисциплины и усидчивости, выполняя кропотливую и точную работу.

Для дошкольников разработаны специальные конструкторы, содержащие в себя весь спектр необходимых компонентов для создания подвижных моделей. При этом, компоненты выполнены таким образом, чтобы облегчить сборку и сделать ее доступной даже для маленьких детей. На данном этапе создаются простые модели животных и машин, имеющих ряд ограниченных функций.

Робототехника в начальной школе

В начальной школе перечень решаемых задач расширяется и усложняется. Помимо целей описанных выше, занятия робототехникой позволяют решить следующие задачи:

• Получение информации о структуре простых схем, названиях и предназначении деталей;

• Научиться самостоятельно ставить задачи, и придумывать проекты;

• Освоить поэтапную разработку проекта, от составления концепции, до его практической реализации;

• Освоить коллективную или индивидуальную работу над решением поставленных задач;

• Приобрести навыки логического мышления, четкости в формировании мыслей и фраз.

В начальной школе, к стандартным задачам соединения простых механизмов в единую машину, добавляются задачи по программированию создаваемых роботов, что значительно повышает сложность заданий и интерес к ним. Функциональность механизмов также существенно повышается, благодаря чему изготавливаемая техника получает возможность решения более сложных задач, чем стандартные функции передвижения.

Интерес детей к занятиям существенно повышается, если на них присутствует оригинальная практическая часть по сборке и программированию роботов. При грамотном подходе педагога у детей увеличивается запас знаний по смежным предметам, таким как математика, физика, информатика.

Робототехника для старшей школы

В старшей школе робототехника нацелена на передачу детям основной информации о принципах конструирования и проектирования, которые могу потребоваться при обучении в ВУЗах и профильных училищах по данному предмету.

В частности ставятся следующие задачи:

• Развитие творческих навыков моделирования и проектирования;

• Освоение основных и профильных понятий в схемотехнике;

• Более уверенное программирование, разработка алгоритмов действия;

• Получение навыков коллективного труда в решении многоуровневых, системных задач;

• Повышение интереса к смежным предметам.

Робототехника в высших и профильных учебных заведениях

Робототехника активно изучается в ВУЗах по подготовке инженеров и других технических специалистов. На данном этапе изучения, предмет рассматривается не как теоритическая и практическая основа инженерного образования, а как непосредственный инструмент в разработке, управление и коммутировании новых элементов роботизированных устройств и систем контроля их действий. Используется более широкий ассортимент инструментов и компонентов для разработки управляемых и программируемых механизмов.

Робототехника в профильных и высших учебных заведения имеет следующие отличия:

• Является непосредственным инструментом для реализации комплексных сложных проектов;

• Нацелена на возможность получения студентами навыков практической разработки программируемых и управляемых устройств;

• Позволяет на практике оценить сложности и возможности проектирования, моделирования и конструирования систем и устройств с применением механических, электронных и других компонентов;

• Способствует повышению навыков разделения больших проектов на отдельные задачи, упрощающие выполнение работ.

Фактически, в ходе занятий, подготавливаются компетентные инженеры, которые в дальнейшем будут решать сложные задачи по работе с искусственным интеллектом и механизмами под его управлением. На основе оборудования и технической базы, можно разрабатывать курсы для подготовки компетентных специалистов в той или иной области, делая упор на определенные аспекты базы знаний.

База, используемая на занятиях и уроках по робототехнике

Для проведения уроков и занятий по робототехнике в дошкольных учреждениях, начальной и старшей школе, применяются специальные наборы конструкторов, содержащие в себе:

• Каркасные элементы;

• Детали для моделирования формы;

• Приводные электрические, гидравлические элементы;

• Элементы систем коммутации и подключения;

• Сенсоры, датчики;

• Программируемые компоненты для управления моделями.

Конструкторы делятся на базовые и ресурсные. Имея базу, можно докупать ресурсные элементы, расширяя ассортимент возможностей при проектировании.

Использование конструкторов существенно упрощает проектную работу в робототехнике. Не нужно изготавливать детали для моделей, разрабатывать методы подключения и просчитывать параметры мощности. Универсальные детали адаптированы для быстрого соединения, комплексной работы устройств. При помощи конструкторов можно создавать движущиеся модели с программным скриптом или возможностью реагирования на задачи в режиме реального времени.

Для высших учебных заведений предусмотрены схожие, но более сложные наборы, включающие в себя компоненты микросхем и программируемые управляющие элементы. С помощью подготовленной и современной базы инструментов и оборудования, можно реализовывать задачи по конструированию независимо от их сложности. Результат работ при должном подходе окажется на высоте, так как из типовых наборов и компонентов, можно создавать детали и системы со своей индивидуальностью и продуманным функционалом возможностей.