Робототехника в школе
консультация по информатике и икт (7 класс)

           Гадзова Э.Ш.,  учитель математики

и информатики МКОУ «СОШ № 1» с. п. Малка

Тема «Робототехника в школе»

Робототехника – это область техники, связанная с разработкой и применением роботов, а также компьютерных систем для управления ими, сенсорной обратной связи и обработки информации.

Почему нужно ввести робототехнику в образовательный процесс?

• Мы живем в информационном обществе,  и появилась потребность в удовлетворении кадрами отрасль информационных технологий, связанных с высокотехнологичной инженерией и программированием.
• Образовательная робототехника позволяет  развивать у детей  интерес к техническому творчеству,  естественным и точным областям науки  в процессе конструирования и программирования роботов, развивает  нестандартное мышление, а также поисковые навыки в решении прикладных задач. Она заставляет мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем.  Программирование реального робота помогает  увидеть законы физики и математики не на страницах тетради или учебника, а в окружающем мире, взглянуть на школьные предметы по-новому, реализовать межпредметные связи информатики с математикой и физикой.
• Робототехника в школе решает две важные задачи -  обучает работать в команде и формирует знания,  необходимые в новом мире.

           Однако, существует ряд препятствий для внедрения робототехники в образовательный процесс:

• Чтобы осуществить обучение робототехнике, необходимо время для организации дополнительных учебных занятий и время на уроке, которое нужно научиться жертвовать для внедрения новой технологии, тем самым перестраивая учебные программы. Но эти  проблемы сейчас отчасти исправимы. Робототехника в основной школе встраивается в предмет технология и позволяет реализовать взаимосвязь с другими предметами. Таким образом, обеспечиваются как научные основы изучаемых дисциплин, так и прикладная составляющая образовательной деятельности на современном материале. Можно предложить и другие варианты решения проблемы - в последнее время создано много дистанционных курсов, при помощи которых можно в индивидуальной форме изучить новую технологию и научиться работать с роботами. Такие курсы предоставляют доступный теоретический материал, практические задания и консультации по любым возникающим вопросам. Обучаться на них учащиеся могут в свободное от учебы время. Но дистанционные курсы платные и не каждый может себе это  позволить.
• Также важно понимать, что робототехника на разных ступенях образования имеет различные цели. Поэтому рекомендуется, в зависимости от возраста учащихся, использовать конструкторы разных типов, проводить различные мероприятия, изучать всевозможные темы. Сегодня это возможно при организации внеурочной деятельности,  на специальных кружках по робототехнике, факультативах и элективных курсах. Но,  чтобы организовать эти занятия, необходимы конструкторы разных уровней сложности и запчасти к нему, а это дорого и закупить школа их не может самостоятельно.
• Недостаточность квалифицированных педагогических кадров  по робототехнике. Их единицы в КБР.

 Как у нас организовано внедрение робототехники в образовательный процесс?

В начальной школе мы практикуем  конструирование и начальное техническое моделирование. Для этого используются конструктор “ТЕХНОЛАБ”, который даёт возможность построить 14 моделей по инструкции. Программируя через компьютер, ребенок может наделять интеллектом свои модели.

В основной школе усложняется как уровень моделирования, так и уровень программирования роботов, предполагающий более сложные языки программирования. В качестве базового оборудования пользуемся ЛЕГО конструкторы  LEGO Mindstorms NXT 2 и «ТЕХНОЛАБ», но уже используются датчики определения цвета, расстояния, звука, температуры и это позволяет нам  проводить небольшие эксперименты  над различными предметами. Программы пишут на специальных языках ROBOPLUS для конструкторов из «ТЕХНОЛАБ» и  на National Instruments LabVIEN  (NI LabVIEN) для конструктора  LEGO.

В старшей школе углубляется изучение программирования и повышается уровень сложности конструирования робототехнических комплексов. Одним из вариантов комплексного развития робототехники является освоение станков с числовым программным управлением. Но, к сожалению, у нас нет таких технических возможностей, но старшеклассники пишут программы на  языке  LabVIEW .  для своих роботов из LEGO конструкторов,  а проектируют и  конструируют их сами. У нас тесная связь с кафедрой мехатроники и робототехники университета и дети имеют возможность опробовать свои программы  в лабораториях кафедры на  оборудованиях университета  - роботах - станках с числовым  программным обеспечением, так как они тоже программируются на языке  LabVIEW.

Формы организации учебного процесса при введении образовательной робототехники в школе разные. Это кружок по робототехнике в начальной школе, внеурочная деятельность – в 5-6 классах, элективный курс – в 8-9 классах. В этом году еще планируем и лагерь  информационных технологий и робототехники «ТЕХНОПАРК»  в каникулярное и в летнее время.

Безусловно, помимо основных занятий по робототехнике, участвуем в  различных внешкольных мероприятиях, позволяющих привлечь интерес к данному направлению. Это  конкурсы по робототехнике, круглые столы, викторины, мастер – классы по конструированию и программированию роботов, а также олимпиады, где юные таланты соревнуются  и делятся собственным опытом.

 Мы принимали активное участие в семинарах для детей и преподавателей,  круглых столах, мастер-классах по программированию в среде программирования  ROBOPLUS проводимых московскими представителями  лаборатории «ТЕХНОЛАБ» в гимназии № 4  города Нальчика, выставляли свои роботы, дети делились своим опытом, учились писать программы, получали сертификаты участников межрегионального семинара.

Приняли участие в выставке инновационных проектов молодых ученных в КБГУ и получили сертификаты за представленные работы.

 Приняли участие в муниципальной конференции учащихся    «Я исследователь» и заняли второе место в номинации «Физика и математика».

Приняли участие в двух олимпиадах КБГУ по робототехнике и мехатронике.  Первый год получили дипломы первой степени среди учащихся 5-8 классов, в этом году приняли участие три команды. Первая команда заняла 2 место среди учащихся 9-11 классов, вторая команда третье место среди учащихся 5-8 классов, третья команда стала лауреатом в младшей группе. Олимпиады интересные по методике проведения и содержанию заданий. Ребята на месте пишут программы по заданному алгоритму, т. е. задается что робот конкретно  должен сделать. Дети в течении часа пишут программы, следующий час  проводят прошивку роботов и тут же вместе со всеми смотрят результат  своей деятельности,  и  за каждое правильное действие робота получают баллы. Во второй половине дня они представляют свои проекты -  роботы,  собранные дома, рассказывают, как они это сделали, из чего он состоит, для чего предназначен, в чем оригинальность и т.д. и зарабатывают баллы. Все очень прозрачно и ученики с удовольствием принимают участие в таких мероприятиях.

 Во всероссийском очном конкурсе «Инженер-профессия творческая»,  который проходил в Москве, в номинации «Исследовательская работа» Шибзухов Астемир, ученик 9 класса, занял  первое место с работой «Создание мобильного робота».

 Во всероссийской конференции «Строим  IT  - будущее вместе», проходившем в г. Ставрополь,  ученики 10 класса Эльчепаров Кантемир и Шибзухов Астемир  представили  мобильный  робот «ТЯГАЧ»  и  этот проект занял 1 место. По результатам конференции вышел сборник статей, где представлена и научная статья  наших ребят.

Я понимаю, что результатов могло быть гораздо больше, если бы мы имели материал, необходимый для дальнейшего развития. «ТЕХНОЛАБ» у нас только начального уровня, ЛЕГО – только в одном комплекте. Чтобы следующая группа – команда собирала свой робот, предыдущей команде приходится свой робот разбирать. А разобранный робот на соревнование не представишь, но очень надеюсь,  что это временные трудности.

На мой взгляд, возможности и формы изучения робототехники в школе не исчерпаны  перечисленными выше  и  существуют другие  перспективы ее дальнейшего развития. Обществу всегда важно развивать науку. Именно с роботами дети создают модель автоматизированного устройства. Теоретические расчёты с множеством допущений и округлений, отличаются от того, что будет происходить на самом деле — это прямой путь к осознанию того факта, что физический эксперимент интереснее и важнее любых информационных моделей и вычислений, т.е. фактически закладывается  фундамент психологии  учёного и инженера.  

 Для того, чтобы сегодня у ученика формировалась учебная успешность, нужно добиться, прежде всего, чтобы школьник осознавал, что учебная деятельность, которой он занят в данный момент в школе повлечет за собой успех в его дальнейшей деятельности. Есть много образовательных технологий развивающих критическое мышление и умение решать задачи, однако существует очень мало привлекательных образовательных сред, вдохновляющих следующее поколение к новаторству через науку, технологию, математику, поощряющих детей думать творчески, анализировать ситуацию, критически мыслить, применять свои навыки для решения проблем реального мира. А   робототехника именно такая образовательная среда. Она   представляет в школе  ученикам технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Ученики лучше понимают, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают. При проведении занятий и мероприятий по робототехнике этот факт не просто учитывается, а реально используется. И надеюсь, что достижения моих учеников – это всего лишь начала их плодотворной творческой деятельности во взрослой  жизни.