Vlastní firmware Zyxel keenetic lite. Rozšiřujeme funkčnost ZyXel Keenetic. Detailní nastavení zařízení
Robotika - univerzální nástroj pro vzdělání. Hodí se do doplňkového vzdělávání, do mimoškolních aktivit a do výuky školních předmětů, a to v přísném souladu s požadavky federálního státního vzdělávacího standardu. Vhodné pro všechny věkové kategorie – od předškoláků až po odborné vzdělávání. Výuka dětí pomocí robotického zařízení je navíc učením hrou a technickou kreativitou zároveň, což přispívá k výchově aktivních, pro svou práci zapálených, soběstačných lidí nového typu. Je důležité, aby používání robotiky jako inovativní techniky ve třídách běžných škol, školek a dalších vzdělávacích institucí zajistilo rovný přístup dětí všech sociálních vrstev k moderním vzdělávacím technologiím.
Vzdělávací robotika umožňuje identifikovat technické sklony studentů v rané fázi a rozvíjet je tímto směrem.
Robotika se uplatní v základním, základním všeobecném i středním (úplném) všeobecném vzdělávání, v oboru základní odborné vzdělání, stejně jako speciální (nápravné) školení.
Jednou z důležitých vlastností práce se vzdělávací robotikou by měla být Stvoření kontinuální systém - robotika by měla pracovat na rozvoji technické kreativity, vychovat budoucího inženýra, počínaje mateřská školka a to až do okamžiku získání povolání a dokonce vstupu do výroby.
Předškolní vzdělávání
Poprvé vyjde z rukou dítěte produkt, který dokáže skutečně provádět zamýšlené akce a řešit zadané úkoly. Při vytváření svých prvních modelů se děti poprvé naučí základní principy navrhování a programování.
Návrháři „První návrhy“, „První mechanismy“
Základní škola
Téma "Svět kolem nás"
Společenský řád společnosti velí, že moderní školák se musí s okolním světem seznamovat nejen v teoretické rovině, ale chápat jeho tajemství přímo v praxi. Teorii a praxi je možné spojit, pokud využijete výukovou robotiku v hodinách o okolním světě (více než 25 témat) na základní škole, což poskytne významný vliv na rozvoj řečových a kognitivních procesů žáků (smyslový rozvoj, rozvoj myšlení, pozornosti, paměti, představivosti), stejně jako emocionální sféra a tvořivost. Například v programu Pleshakova A.A. Vzdělávací robotika „Green House“ vám umožní vytvářet dynamické diagramy v lekcích, které odrážejí určité jevy, a učiní demonstrace experimentů jasnými, barevnými a vizuálnějšími.
Základní a střední škola
Během tříd se kluci nejen a ne tolik zabývají robotikou, ale používají ji jako druh interaktivní prvek, s jehož pomocí se některé teoretické poznatky upevňují v praxi. Teoretické znalosti mohou být jak v exaktních vědách: matematice a fyzice, tak v přírodních vědách: chemie, astronomie, biologie, ekologie.
Komerční společnosti aktivně podporující vzdělávací robotiku si uvědomily potřebu připravovat vzdělávací materiály pro takové programy, a tak se objevily vzdělávací sady Green City a Space Challenge.
Předmět "Fyzika"
V hodinách fyziky lze robotiku využít jak pro laboratorní, praktické práce a experimenty, tak i pro výzkumné projektové aktivity při studiu sekcí: „Fyzika a fyzikální metody studia přírody“, „Mechanické jevy“, „Tepelné jevy“, „Elektro a magnetické jevy“, „Elektromagnetické oscilace a vlny“.
Předmět "Informatika"
Vzdělávací konstruktéři umožní studentům intenzivnější utváření klíčových kompetencí v hodinách informatiky při studiu sekcí: „Informační základy procesů řízení“, „Představy objektů v okolním světě“, „Představy soustavy objektů“, „Hlavní etapy“. modelování“, „Algoritmy. Algoritmus exekutor“, „Prostředí programování“, „Architektura PC. Interakce počítačových zařízení."
Předmět "Technologie"
Vzdělávací robotika je nejharmoničtěji integrována do sekcí předmětu „Technologie“, jako jsou „Stroje a mechanismy“, „ Grafické znázornění a modelování", "Elektrotechnické práce".
Předmět "Matematika"
Jeden z nejjasnějších a jednoduché příklady Upevňování znalostí ze školního kurzu matematiky je výpočet trajektorie robota. V závislosti na úrovni znalostí oba a normální metoda pokus-omyl a vědecký přístup: zde mohou potřebovat vlastnosti proporce (6.-7. stupně), znalost vzorce pro obvod kruhu (8.-9. stupeň) a dokonce trigonometrii (10.-11. stupeň) .
Mimoškolní aktivity
Projektově orientovaná práce s designérem umožňuje organizovat nepovinné, domácí a distanční vzdělávání.
Ve škole se děti mohou účastnit kroužků, volitelných předmětů a navštěvovat kurzy v dalších vzdělávacích institucích. Formy práce mohou být různé: obecné rozvojové kluby pro děti základního a středního stupně; designové a výzkumné kroužky pro středoškoláky, zařazení výzkumu založeného na vzdělávacích designérech do aktivit vědecká společnost studenti a mnoho dalšího.
Organizování kroužků robotiky umožňuje řešit celou řadu problémů, včetně přitahování ohrožených dětí, vytváření podmínek pro vyjádření teenagerů, vytváření situace úspěchu pro všechny děti, protože robotika je také způsob, jak organizovat volný čas dětí a dospívajících. pomocí moderního informační technologie.
Kromě toho můžeme pomocí vzdělávacích konstruktorů identifikovat nadané děti, podnítit jejich zájem a rozvíjet dovednosti praktické řešení aktuální vzdělávací úkoly.
Profesní vzdělání
Blíží-li se k okamžiku přechodu na úroveň odborného vzdělávání, student díky vzdělávací robotice zpravidla již dosáhl svého profesionální výběr. Integrace robotiky do vzdělávacího procesu v institucích odborného vzdělávání, ať už jde o nevládní organizaci, střední odborné učiliště nebo vysokou školu, pomáhá teenagerovi nejen rozvíjet technické sklony, ale také mu pomáhá pochopit podstatu zvoleného povolání. Robotika umožňuje implementaci odborné znalosti prostřednictvím modelování, designu a programování. Hlavním cílem ve fázi integrace robotiky na úrovni odborného vzdělávání je zajistit interakci vzdělávání, vědy a výroby.
Konstruktoři pro vytváření robotů
Inženýrská a technická orientace využití výukové robotiky slouží jako skvělá příležitost pro dítě, aby prokázalo své znalosti v oblasti inženýrství a technického myšlení rychlým (mobilním) vytvářením konstruktérů pomocí jednoduchých i složitých inženýrských mechanismů a technických řešení.
V současné době se ve výuce používají různé robotické systémy, například LEGO Education, FischerTechnik, Mechatronics Control Kit, Festo Didactic a další.
Série Lego vzdělávání
Série Lego Education zahrnuje Lego WeDo a Lego Mindstorms.
Lego WeDo
Konstruktor je určen pro předškoláky a školáky prvního stupně. I když je elementární základ této stavebnice značně zjednodušený, obsahuje stejné nápady, prakticky stejnou elektroniku a software jako v Lego Mindstorms. Pokud si přejete, můžete v této sadě použít staré dílky Lego a kompatibilní. S Lego WeDo mohou i předškoláci pracovat téměř samostatně nebo s minimální pomoc Dospělí.
Počet dílků v sadě Lego WeDo: 158. Sada obsahuje 4 návody, každý se 3 modely. Ve výsledku získáte 12 lekcí – 12 modelů pro 4 témata.
Software: LEGO® WeDo™ FirstRobot
Lego Mindstorms
Toto je nejslavnější a nejrozvinutější programovatelný konstruktor na trhu herní robotiky a návrháři elektroniky, který umožní každému školákovi sestavit skutečného robota. Veškerá elektronika je zabudována do dílků Lego, což usnadňuje montáž. Fantastické monstrum, průmyslový stroj nebo mírumilovný android - s Lego Mindstorms ožije jakákoli fantazie. Nekonečné možnosti designu a flexibilita software I dospělí jsou uchváceni na dlouhé hodiny.
Programovací prostředí(NXT G je zjednodušená verze programu LabVIEW) co nejjednodušší: akce robota jsou indikovány ikonami, které je třeba sestavit v požadovaném pořadí.
jsou studovány základní principy navrhování a programování robotů různé typy: mobilní, chodící, balanční, manipulátory atd.
Jsou vybaveny sadou standardních LEGO dílů (tyčky, nápravy, kola, ozubená kola) a sadou sestávající ze senzorů, motorů a programovatelného bloku. Sady se dělí na základní a zdrojové.
Základní sada NXT přichází ve třech verzích:
- 8527 LEGO MINDSTORMS NXT - první verze komerční sady, 577 dílků;
- 9797 Základní sada LEGO MINDSTORMS Education NXT - 431dílná vzdělávací sada;
- 8547 LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 - druhá verze komerční sady, 619 dílků.
Složení stavebnice robota EV3
Všechny tři sady obsahují stejnou verzi chytré jednotky NXT, liší se pouze verze firmwaru, ale to nevadí, protože firmware lze snadno aktualizovat. Takže v tomto ohledu jsou všechny tři sady naprosto rovnocenné.
Základní sada EV3 3.0 přichází v jedné verzi 31313. Stavebnice LEGO EV3 se změnila. Je zde více ozubených kol a prolamovaných prvků. Odstranili jsme některé nepotřebné malé špendlíky. Ale co je nejdůležitější, „mozek“ počítače konečně prošel výraznými změnami a slibuje, že se stane zajímavou hračkou nejen pro děti, ale i pro dospělé robotiky.
EV3 3.0 Obsah balení
- centrální řídící jednotka
- 3 serva (dvě velké a jedno malé)
- Senzor tlaku (dotykový senzor, jednoduše tlačítko)
- barevný senzor
- senzor vzdálenosti
Existuje také sady zdrojů: 9648 a 9695 LEGO MINDSTORMS Education Resource Set - střední sada zdrojů, 817 dílků. Sada prostředků obsahuje více typů a počet dílů. Obě sady lze využít k účasti v robotických soutěžích (například ve světové robotické olympiádě).
Roboty, které lze postavit pomocí EV3
- Firmware EV3 (firmware EV3 V1.03H.bin)
- Software EV3 (LMS-EV3-WIN32-RU-01-01-full-setup.exe)
- Internetový obchod společnosti SMARTBRICKS - jediný ruská společnost vyrábějící komponenty pro robotické soupravy LEGO
Konstruktér FischerTechnik
Stavebnice FischerTechnik vyrábí německá společnost fischertechnik GmbH.
Nutno podotknout, že ačkoliv v Rusku není značka FischerTechnik tak známá jako Lego, v Evropě je nejen rozšířenou značkou dětských plastových stavebnic, ale také předním dodavatelem výukových stavebnic a modelů pro školy a technické školy. . V NedávnoŘada stavebnic FischerTechnik se rozšířila na několik desítek modelů různých úrovní pro děti od 5 let.
Hlavním prvkem konstruktoru je blok s drážkami a rybinovým výstupkem. Tato forma umožňuje spojovat prvky v téměř libovolné kombinaci. Stavebnice také obsahují programovatelné ovladače, motory, různé senzory a napájecí zdroje, což umožňuje uvést mechanické struktury do pohybu, vytvářet roboty a programovat je pomocí počítače.
ROBO TX Výuková laboratoř - sada pro stavbu mobilních robotů a automatická zařízení. Skládá se z více než 310 součástek, ze kterých můžete sestavit 11 různé modely roboty, například robot fotbalový hráč, pračka, robot nakladač a další.
Stejně jako Lego se i FischerTechnik může hodit, pokud již takové stavebnice máte a budete ke stavbě modelů používat staré díly.
Programovací prostředí: ROBO Pro.
Konstruktor Arduina
Projekt Arduino vám umožní vstoupit do světa robotiky s minimální náklady. Jediným „ale“ je, že programy pro mikroprocesory používané v Arduinu jsou psány v assembleru nebo pomocí speciálních překladačů z jiných jazyků. To je úroveň studentů středních a vysokých škol. Prostředí Arduino IDE vyžaduje znalost jazyků na úrovni C nebo Java. A zpravidla jsou Arduino desky dodávány jako stavebnice pro vlastní montáž, z čehož vyplývá nutnost provedení pájecích prací s následným odladěním a přepájením sestavených součástek.
Android roboti od Bioloidu
Bioloid Comprehensive Kit je sada, která vám umožní sestavit až 26 návrhů robotů. Od jednoduché bariéry s 1 stupněm volnosti až po pavouka nebo humanoida s 18 stupni volnosti. Navíc vám tato stavebnice dává možnost vytvořit si vlastního jedinečného robota tak, že si ho sami navrhnete, sestavíte a naprogramujete.
Sada Bioloid Premium Kit je podobná stavebnicím LEGO Mindstorms, ale je to profesionálnější a pokročilejší kopie. Sada se používá na Námořní akademii Spojených států jako výukové zařízení v kurzu strojního inženýrství. Set Bioloid často využívají také účastníci mezinárodních soutěží RoboCup.
BEAM roboty
BEAM - Biologie (Biologie), Elektronika (Elektronika), Estetika (Estetika), Mechanika (Mechanika). Roboti jsou stvořeni z základní prvky pomocí pájení.
Roboty BEAM, na rozdíl od konvenčních robotů založených na digitální technologii a mikroprocesorech, jsou vytvářeny pomocí analogových obvodů. Namísto diskrétní program Chování robotů je dáno analogovými neuronovými obvody, které dokážou flexibilně volit cestu, jak se vyhýbat překážkám a reagovat na okolní svět.
Robotická soutěž
Jeden z důležité aspekty Podněcováním dětí k samostatnému rozvoji tvůrčí duševní činnosti a udržení zájmu o technické vzdělávání je jejich účast na soutěžích, olympiádách, konferencích a technických festivalech.
Existuje celý systém robotické soutěže na různých úrovních: regionální, meziregionální, celoruské, mezinárodní.
V regionu Samara se každoročně koná regionální festival robotiky podle pravidel světové olympiády. Tato soutěž je prvním krokem k účasti v soutěžích jako „Robofest“, „Eurobot“, „Roboworld“, „Robojam“ sportovní soutěž, „World Robot Olympia“.
Robotické soutěže se liší od jiných soutěžních akcí v několika ohledech:
- Zábava: dítě vidí pozitivní práce jejich vrstevníci, pokročilé inženýrské a technické úspěchy, nová řešení v oblasti robotiky.
- Konkurenceschopnost: umožňuje identifikovat nejpřipravenější tým, schopný rychle vyřešit úkol stanovený trenérem (organizátorem).
- Hazardní hry: touha dětí vést, předběhnout své vrstevníky, rychle a nekompromisně vyřešit daný problém se nejzřetelněji projevuje při robotických soutěžích.
- Robotika: design a programování, titulní strana
- Metody výuky robotiky založené na konstruktoru Lego Mindstorms NXT
- Pracovní program „Vzdělávací robotika“ s ohledem na federální státní vzdělávací standard
- Vzdělávací program o robotice na ZŠ Lego WeDo (mimoškolní aktivity, 1.-3. ročník)
- Pracovní program technologického kurzu pro ročníky 5-7 s využitím výukové robotiky
Pokročilé kurzy vzdělávací robotiky
|
Robotika- univerzální věda, která zahrnuje velké množství specializací, mnohé z nich se již staly součástí života společnosti. Roboti jsou propojeni s chytrými telefony a brzy získají své vlastní aplikace a ekosystémy. Osvícený člověk v tomto světě se bude moci cítit jako ryba ve vodě.
Více užitečné materiály v sekci " ": kluby, kurzy a univerzity (robotika a umělá inteligence).
Robotika je aplikovaný vědecký obor, který se specializuje na tvorbu robotů a automatizovaných technických systémů. Průmysl se také nazývá robotika, což znamená proces podobný strojírenství. Dnes existuje průmyslová, stavební, letecká, vesmírná, podvodní a vojenská robotika. V poslední době jsou populární asistenční boti a roboti pro hry.
„Sestra“ robotiky je mechatronika- disciplína, která studuje tvorbu a provoz strojů a také programově řízených systémů. Mechatronika je často považována za synonymum elektromechaniky a naopak. Profesionálové z mechatroniky pracují na továrních strojích vybavených softwarem, bez obsluhy vozidel, moderní kancelářská technika atd. Celkově jsou jejich specializací přístroje, které plní konkrétní úkol. Robotika souvisí s mechatronikou.
Přímým úkolem robotického inženýra je vyrobit robota. Je na něm, aby vybral úkoly, pro které je bot potřeba, promyslel jeho mechaniku, elektronické součástky a naprogramoval akce. S takovým úkolem si přirozeně jeden specialista neporadí, a proto robotici pracují v týmu.
Ale navrhnout a vytvořit stroj není všechno. Zařízení vyžaduje vysoce kvalitní údržbu - řízení, sledování „pohody“, opravy. Zde přichází na řadu robotik, který se specializuje na údržbu.
Základ moderní robotiky tvoří mechanika, elektronika a programování. Futurologové předpovídají, že bio- a nanotechnologie se časem začnou používat. To povede ke vzniku kyborga – kybernetického organismu, který bude mezičlánkem mezi člověkem a robotem. Vzdělání v tomto oboru tedy znamená mít skvělé profesní a finanční vyhlídky.
Kam dál pracovat?
Letecké a astronautické konstrukční kanceláře, jako je NPO im. S.A. Lavočkin, výzkumná centra specializující se na vesmírný průmysl, medicínu, těžbu ropy, společnosti zabývající se robotikou.
Pokud se chcete věnovat robotice, musíte se zajímat o exaktní vědy, inženýrství, mít analytické myšlení, dobře strukturované myšlení „ostřílené“ bohatou fantazií.
V důsledku toho potřebujete ovládat znalosti v oblasti mechaniky, programování, teorie automatického řízení a návrhu automatických systémů. Bylo by také hezké mít designérské dovednosti a „bláznivé“ ruce - budete muset pracovat s páječkou a další.
Učme se základy ve škole
Pokud to myslíte vážně, robotika je ideální předmět ve školních osnovách. Umožňuje vám kreslit fascinující obrazy budoucnosti, které popularizuje kino, literatura a hry. Tento svět dnes stále působí jako pohádka, ale pokud se ponoříte hlouběji, všimnete si, že je mnohem reálnější, než bychom si mysleli.
Na ruském trhu existují společnosti, které nabízejí výukové kurzy robotiky pro školy a také programy využívající výukové stavebnice pro předškoláky a školáky.
Patří mezi ně (toto je jen malý seznam):
- “Robotbaza”, “InnoPark”, rodinné volnočasové centrum “Interest”, Polytechnické muzeum, muzeum zábavné vědy “Experimentanium”, (Moskva).
- Petrohradský městský palác kreativity pro mladé robotiky, Petrohradské centrum pro technickou kreativitu dětí a mládeže (St. Petersburg).
- Síť vzdělávacích a kreativních center "Genius", centrum pro inovativní a technický rozvoj "Robot Center", Palác mládeže (Jekatěrinburg).
- Robotický klub na Státní univerzitě v Nižním Novgorodu. N. I. Lobačevskij, Institut informačních technologií Nižnij Novgorod, Středisko pro vzdělávání v oblasti letectví Povolží (Nižnij Novgorod).
- Regionální centrum technické tvořivosti studentů, Odborné lyceum č. 3 (Rostov na Donu).
- Studio "Robotics" v rámci univerzity "Innopolis", inovativní technologický park "Idea", Centrum pro dětskou technickou kreativitu pojmenované po. V. P. Čkalova (Kazaň).
- "Liga robotů" (franšíza).
- "ROBBO Club" (franšíza).
Podívejte se na nový, rozšířený seznam kroužků robotiky pro děti.
Jaké dovednosti vám to pomůže rozvíjet?
- Podává koncept kariérového poradenství v raném věku.
- Rozšiřuje polytechnické obzory, v praxi upevňuje znalosti získané studiem základů vědy.
- Rozvíjí designové a inženýrské dovednosti atd.
Kde získat vyšší vzdělání?
Svázat své odborná činnost u tohoto oboru je nutné získat vzdělání ve směru „mechatronika a robotika“, po jehož absolvování bude udělena kvalifikace „inženýr“. Navíc v Rusku celkový počet univerzit, kde vyučují „mechatroniku a robotiku“, dosahuje 40.
Ti, kteří chtějí, se mohou stát studenty:
Fakulta speciálního strojního inženýrství, Katedra speciální robotiky a mechatroniky, Moskevská státní technická univerzita. N.E. Bauman.
Katedra automatizace a robotiky, Státní technická univerzita v Omsku.
St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation (SSUAP)
Magnitogorská státní technická univerzita.
Jihoruská federální univerzita (Novočerkasská státní technická univerzita).
Státní technická univerzita v Saratově.
Robotika je jedna z nej slibné směry technologický byznys. Prodeje robotů neustále rostou, a proto má smysl vážně uvažovat o vzdělání v tomto oboru.
Dnes jsou hodiny robotiky velmi populární. Takové lekce pomáhají školákům formovat a rozvíjet kritické myšlení, učit se kreativně přistupovat k procesu řešení problémů různé úrovně složitosti a také získávat dovednosti týmové práce.
Nová generace
Moderní vzdělávání směřuje k nové kolo jeho vývoje. Mnoho učitelů a rodičů hledá příležitost, jak v dětech vzbudit zájem o vědu, vštípit jim lásku k učení a nabít je touhou tvořit a myslet mimo rámec. Tradiční formy prezentace materiálu již dávno ztratily svůj význam. Nová generace není jako její předkové. Chtějí se učit živým, zajímavým a interaktivním způsobem. Tato generace se snadno orientuje moderní technologie. Děti se chtějí rozvíjet tak, aby nejen držely krok s rychle se vyvíjejícími technologiemi, ale aby se tohoto procesu přímo účastnily.
Mnoho z nich zajímá: „Co je robotika? Kde se to můžeš naučit?
Vzdělávání a roboti
Tato akademická disciplína zahrnuje předměty, jako je design, programování, algoritmy, matematika, fyzika a další disciplíny související s inženýrstvím. Světová robotická olympiáda (World Robotics Olympiad - WRO) se koná každoročně. Ve vzdělávací oblasti jde o masivní soutěž, která umožňuje těm, kteří se s podobným tématem setkávají poprvé, lépe poznat, co je robotika. Dává účastníkům z více než 50 zemí příležitost vyzkoušet si to. Na soutěž přijíždí asi 20 tisíc týmů složených z dětí od 7 do 18 let.
Hlavní cíl WRO: rozvoj a popularizace STT (vědecká a technická kreativita) a robotiky mezi mládeží a dětmi. Takové olympiády jsou moderním vzdělávacím nástrojem 21. století.
Nové příležitosti
Aby děti lépe pochopily, co je robotika, využívají soutěže teoretické i praktické dovednosti získané ve třídách v rámci kroužkové práce a školního vzdělávacího programu pro studium přírodovědných a přírodovědných oborů. exaktní vědy. Vášeň pro robotickou disciplínu se postupně vyvíjí v touhu dozvědět se hlouběji o vědách, jako je matematika, fyzika, informatika a technologie.
WRO je jedinečnou příležitostí pro své účastníky a pozorovatele nejen se hlouběji dozvědět o robotice, ale také rozvíjet kreativitu a dovednosti kritického myšlení, které jsou v 21. století tak nezbytné.
Vzdělání
Zájem o vzdělávací disciplínu robotika každým dnem roste. Materiální základna se neustále zdokonaluje a rozvíjí, mnoho nápadů, které donedávna zůstávaly snem, je dnes skutečností. Studium předmětu „Základy robotiky“ se stalo možným velké číslo děti. V lekcích se děti učí řešit problémy s omezenými zdroji, zpracovávat a asimilovat informace a používat je správným způsobem.
Děti se snadno učí. Moderní mladší generace, vychovaná na různých pomůckách, zpravidla nemá potíže se zvládnutím disciplíny „Základy robotiky“, pokud má touhu a žízeň po nových znalostech.
Je nutné, aby i dospělí byli náročnější na rekvalifikaci než na vyučování čisté, ale žíznivé mysli dětí. Pozitivním trendem je enormní pozornost, kterou popularizaci robotiky mezi mladými lidmi věnují ruské vládní agentury. A to je pochopitelné, protože úkol modernizace a přilákání mladých odborníků je otázkou konkurenceschopnosti státu na mezinárodní scéně.
Důležitost předmětu
Dnes aktuální problém Ministerstvo školství zavádí vzdělávací robotiku do nabídky školních oborů. Je považována za důležitou oblast rozvoje. V hodinách techniky by děti měly porozumět modernímu oboru vývoje technologií a designu, což jim dává možnost vymýšlet a stavět se. Není nutné, aby se všichni studenti stali inženýry, ale každý by měl mít příležitost.
Obecně jsou hodiny robotiky pro děti nesmírně zajímavé. To je důležité, aby to pochopili všichni – učitelé i rodiče. Takové hodiny poskytují příležitost vidět jiné obory v jiném světle a pochopit smysl jejich studia. Ale je to význam, pochopení toho, proč je to nutné, co hýbe myslí chlapů. Jeho absence neguje veškerou snahu učitelů a rodičů.
Důležitým faktorem je, že učení robotiky není stresující proces a děti zcela pohltí. Nejde jen o rozvoj osobnosti studenta, ale také o možnost uniknout z ulice, nepříznivého prostředí, nečinné zábavy a důsledků, které z toho plynou.
Původ
Samotný název robotika pochází z odpovídajícího anglického robotics. Jedná se o aplikovanou vědu, která se zabývá rozvojem techniky automatizované systémy. Ve výrobě je jedním z hlavních technické základy zintenzivnění.
Všechny zákony robotiky, stejně jako věda samotná, úzce souvisejí s elektronikou, mechanikou, telemechanikou, mechanotronickou, informatikou, radiotechnikou a elektrotechnikou. Samotná robotika se dělí na průmyslovou, stavební, lékařskou, kosmickou, vojenskou, podvodní, leteckou a domácnost.
Pojem „robotika“ poprvé použil ve svých příbězích spisovatel sci-fi, a to v roce 1941 (příběh „Lhář“).
Samotné slovo „robot“ vymysleli v roce 1920 čeští spisovatelé a jeho bratr Josef. Bylo zahrnuto do sci-fi hry „Rossum's Universal Robots“, která byla uvedena v roce 1921 a těšila se velkému diváckému úspěchu. Dnes lze pozorovat, jak byla linie nastíněná ve hře široce rozvinuta ve světle sci-fi kinematografie. Podstata pozemku: majitel závodu vyvíjí a nastavuje výrobu velkého množství androidů, kteří mohou pracovat bez odpočinku. Tito roboti se ale nakonec vzbouří proti svým stvořitelům.
Historické příklady
Zajímavé je, že počátky robotiky se objevily již ve starověku. Dokládají to zbytky pohyblivých soch, které byly vyrobeny v 1. století před naším letopočtem. Homer psal v Iliadě o služebnicích vytvořených ze zlata, které byly schopné mluvit a myslet. Dnes se inteligence, kterou jsou roboti obdařeni, nazývá umělá inteligence. Starověký řecký strojní inženýr Archytas z Tarentu je navíc připočítán za návrh a vytvoření mechanického létajícího holuba. Tato událost se datuje přibližně do roku 400 před naším letopočtem.
Takových příkladů je mnoho. Jsou dobře pokryty v knize I. M. Makarova. a Topcheeva Yu.I. "Robotika: historie a vyhlídky." Vypráví populární formou o původu moderní roboty, a také nastiňuje robotiku budoucnosti a tomu odpovídající vývoj lidské civilizace.
Typy robotů
V současné fázi jsou nejdůležitější třídy univerzálních robotů mobilní a manipulativní.
Mobile je automatický stroj s pohyblivým podvozkem a řízenými pohony. Tito roboti mohou chodit, jezdit na kolech, sledovat, plazit se, plavat nebo létat.
Manipulátor je automatický stacionární nebo mobilní stroj, skládající se z manipulátoru s několika stupni mobility a programového řízení, který ve výrobě vykonává motorické a řídicí funkce. Takové roboty se dodávají v podlahové, portálové nebo zavěšené podobě. Nejrozšířenější jsou v nástrojářství a strojírenství.
Způsoby pohybu
Kolové a pásové roboty se rozšířily. Pohyb kráčejícího robota je náročný dynamický problém. Takoví roboti ještě nemohou mít stabilní pohyb vlastní lidem.
O létajících robotech můžeme říci, že většina moderních letadel je právě taková, ale řídí je piloti. Autopilot přitom dokáže řídit let ve všech fázích. Mezi létající roboty patří také jejich podtřída – řízené střely. Taková zařízení jsou lehká a plní nebezpečné úkoly, včetně střelby na příkaz operátora. Kromě toho existují konstrukční zařízení schopná střílet samostatně.
Existují létající roboti, kteří využívají techniky pohonu používané tučňáky, medúzami a rejnoky. Tento způsob pohybu lze vidět u robotů Air Penguin, Air Ray a Air Jelly. Vyrábí je společnost Festo. Roboti RoboBee ale používají metody letu hmyzu.
Mezi lezoucími roboty existuje řada vývojů, které se pohybem podobají červům, hadům a slimákům. V tomto případě robot využívá třecí síly na drsném povrchu nebo zakřivení povrchu. Tento typ pohybu je užitečný pro úzké prostory. Takoví roboti jsou potřeba k hledání lidí pod troskami zničených budov. Roboti podobní hadům jsou schopni se pohybovat ve vodě (jako například ACM-R5 vyrobený v Japonsku).
Pohybovat se kolem vertikální povrch roboti používají následující přístupy:
- podobný člověku, který leze na stěnu s římsami (stanfordský robot kapucín);
- podobně jako u gekonů vybavených vakuovými přísavkami (Wallbot a Stickybot).
Mezi plaveckými roboty existuje mnoho vývojů, které se pohybují na principu napodobování ryb. Účinnost takového pohybu je o 80 % vyšší než účinnost pohybu s vrtulí. Takové konstrukce mají nízkou hladinu hluku a vysokou manévrovatelnost. To je důvod, proč jsou velmi zajímavé pro podvodní výzkumníky. Mezi takové roboty patří modely z University of Essex – Robotic Fish and Tuna, vyvinuté Field Robotics Institute. Jsou modelovány podle pohybu charakteristického pro tuňáka. Mezi roboty, které napodobují pohyb rejnoka, je známý vývoj společnosti Festo: Aqua Ray. A robot, který se pohybuje jako medúza, je Aqua Jelly od stejného vývojáře.
Klubová práce
Většina kroužků robotiky je zaměřena na základní a střední školy. Ale děti předškolního věku nejsou ochuzeny o pozornost. Hlavní roli zde hraje rozvoj kreativity. Předškoláci se musí naučit svobodně myslet a převádět své nápady do kreativity. Proto jsou hodiny robotiky v klubech pro děti do 6 let zaměřeny na aktivní využívání kostek a jednoduchých stavebnic.
Školní osnovy jsou jistě stále složitější. Dává vám možnost seznámit se s různými třídami robotů, vyzkoušet si v praxi a ponořit se hlouběji do vědy. Nové disciplíny odhalují potenciál dítěte získat odborné dovednosti a znalosti ve zvoleném oboru strojírenství.
Robotické komplexy
Moderní vývoj robotiky je v takové fázi, že se zdá, že se chystá silný průlom v robotické technologii. Je to stejné jako u videohovorů a mobilní gadgety. To vše se zdálo ještě nedávno masové spotřebě nedostupné. Ale dnes je to běžné a přestalo to udivovat. Ale každá výstava robotiky nám ukazuje fantastické projekty, které zachycují ducha člověka při pouhé myšlence na jejich implementaci do života společnosti.
Ve školství je možné realizovat program s využitím projektových aktivit zejména kompletní instalace robotů, mezi nimiž jsou oblíbené:
Řízení
Podle typu řídicích systémů existují:
- biotechnické (příkazové, kopírovací, poloautomatické);
- automatické (softwarové, adaptivní, inteligentní);
- interaktivní (automatizované, supervizní, interaktivní).
Mezi hlavní úkoly řízení robota patří:
- plánování pohybů a pozic;
- plánování sil a momentů;
- identifikace dynamických a kinematických dat;
- dynamická analýza přesnosti.
Rozvoj metod řízení má v oblasti robotiky velký význam. To je důležité pro technickou kybernetiku a teorii automatického řízení.
Městské pedagogické čtení
„Další vzdělávání: inovativní vektor rozvoje“,
věnovaný 95. výročí státního systému přísl
(mimoškolní) vzdělávání dětí.
Vzdělávací robotika
Podlesnykh Elena Viktorovna
IT-učitel
MBOU střední škola č. 17
Nový Urengoy
2013
já. Úvod.
Moderní život je velmi obtížné si představit bez použití informačních technologií. Intenzivní přechod k informatizaci společnosti podmiňuje stále hlubší zavádění informačních technologií do různých oblastí lidské činnosti.
Zavedení nových státních norem obecné vzdělání
zahrnuje vývoj inovativních pedagogické technologie. Nejdůležitějším znakem nové generace standardů je jejich zaměření na výsledky vzdělávání a jsou posuzovány na základě přístupu systémové činnosti. Činnost působí jako vnější stav rozvoj kognitivních procesů dítěte. To znamená, že aby se dítě mohlo rozvíjet, je nutné organizovat jeho aktivity. Prostředek, vzdělávací úkol spočívá v organizování podmínek, které provokují dětskou akci.
Tuto vyučovací strategii lze snadno implementovat vzdělávací prostředí LEGO, které kombinuje LEGO sady speciálně sestavené pro skupinové aktivity, pečlivě promyšlený systém úkolů pro děti a jasně formulovaný vzdělávací koncept.
V ruských vzdělávacích programech je robotika vším vyšší hodnotu. Studenti ruských škol se zabývají navrhováním a programováním robotických zařízení pomocí robotů LEGO, průmyslové roboty, speciální roboty pro ruské ministerstvo pro mimořádné situace.
II. Relevantnost. Lidstvo nutně potřebuje roboty, kteří dokážou uhasit požáry bez pomoci operátora, samostatně se pohybovat dříve neznámým, skutečně drsným terénem a provádět záchranné operace při přírodních katastrofách, haváriích jaderných elektráren a v boji proti terorismu. Existuje potřeba mobilní roboty navrženy tak, aby vyhovovaly každodenním potřebám lidí. A teď dovnitř moderní výroba a průmyslu je poptávka po specialistech se znalostmi v této oblasti. Vzdělávací robotika se proto v dnešní době stává stále důležitější a aktuálnější.
III. Problém.
Otevřel se přede mnou problém: jak zajistit efektivní učení kurzu robotiky a praktické využití ve vzdělávacím procesu?
IV. cíle:
Upoutání pozornosti nadaných dětí na oblast špičkových technologií a inovací;
Popularizace vědecké a technické kreativity a robotiky;
Formování kompetencí v oboru technická výroba používání robotických systémů;
PROTI. úkoly:
Vytvoření kroužku o robotice a vědeckotechnické kreativitě.
Rozvoj výukových metod základů robotiky a vědeckotechnické tvořivosti.
Rozvoj vzdělávací a konkurenční platformy.
Zavedení robotiky do hodin vzdělávacího programu.
Samozřejmě ve svých pracovních programech vždy vyzdvihuji vzdělávací aspekt při výuce kurzu. Při přípravě na každou hodinu se snažím promyslet vzdělávací úkoly.
VI. Novinka.
Novinkou konceptu je toKonstruktor a jeho software poskytují dítěti skvělou příležitost k učení vlastní zkušenost. Takové znalosti nutí děti jít cestou objevování a výzkumu a jakýkoli uznávaný a oceňovaný úspěch dodává sebevědomí. K učení dochází úspěšně, když je dítě zapojeno do procesu vytváření smysluplného a smysluplného produktu, který ho zajímá. Je důležité, aby si dítě budovalo vlastní znalosti a učitel mu pouze radil.
VII. Teoretické aspekty.
Robotikaje aplikovaná věda, která se zabývá vývojem automatizovaných technických systémů. Je založen na takových disciplínách, jako je elektronika, mechanika a programování.
Robotika je jednou z nejdůležitějších oblastí vědecké a technické pokrok, ve kterém se problémy mechaniky a nových technologií dostávají do kontaktu s problémy umělé inteligence.
LEGO konstruktéři Mindstormy umožňují organizovat výukové aktivity podle různé předměty a vést integrované a metapředmětové třídy. S pomocí těchto stavebnic můžete organizovat vysoce motivované vzdělávací aktivity v prostorovém designu, modelování a automatické ovládání. A učiteldokáže vytvořit takové podmínky, aby žák chtěl provést svůj vlastní experiment.
Skvělé příležitosti dát robotům Lego k provedenílekce informatikyna témata související s programováním. Programovací prostředí Lego umožňuje vizuálně navrhovat programy pro roboty, tzn. umožnit dítěti doslova „dotýkat se rukama“ abstraktních pojmů informatiky. Konstrukce robotů zůstává mimo rámec výuky informatiky: děti již pouze programují různá chování sestavené roboty vybavena potřebnými senzory a přístroji. To umožňuje studentům soustředit svou pozornost na problematiku zpracování informací programovatelnými spouštěči, která je řešena v předmětu informatika.
VIII. Metody výuky:
Ve své práci používám vysvětlovací-ilustrativní, heuristické, problematické, programované, reproduktivní, částečné vyhledávání, metody vyhledávání vyučování, tak i způsob prezentace problému.
A přesto je hlavní věcí při studiu robotiky projektová metoda.
Podprojektová metodaporozumět technologii organizování vzdělávacích situací, ve kterých si studenti nastavují a řeší své vlastní problémy, a technologii podpory samostatné činnosti studenta.
Hlavní fáze vývoje projektu Lego:
Označení tématu projektu.
Účel a cíle předkládaného projektu.
Vývoj mechanismu založeného na Lego modelu NXT.
Vypracování programu pro obsluhu mechanismu v prostředí Lego Mindstorms.
Testování modelu, odstraňování závad a poruch.
Při vypracovávání a ladění projektů si žáci vzájemně sdělují své zkušenosti, což velmi účinně působí na rozvoj kognitivních, kreativních dovedností, ale i samostatnosti žáka. Tímto způsobem můžeme zajistit, že Lego umožní studentům rozhodovat se samostatně s přihlédnutím k okolním funkcím a dostupnosti podpůrných materiálů. A co je důležité, je schopnost koordinovat své jednání s ostatními, tzn. - práce v týmu.
IX. Výsledky zavedení kurzu robotiky do výukového procesu .
Lego umožňuje studentům:
trénovat společně v rámci jednoho týmu;
rozdělte povinnosti ve svém týmu;
projevovat zvýšenou pozornost kultuře a komunikační etice;
projevit kreativní přístup k řešení daného problému;
vytvářet modely reálných objektů a procesů;
vidět skutečný výsledek tvoje práce.
Vytvořeno pracovní program hrnek "Lego stavba a základy robotiky"MindstormsNXT» na rok studia. Ve vývoji metodická podpora třídy: poznámky k hodinám a prezentace pro ně.
Byla identifikována témata předmětu Informatika a ICT, do kterých je možné zařadit robotiku do vzdělávacího procesu. Upraveno bylo tematické plánování témat. Pro jejich výuku jsou zpracovávány metodické materiály.
Výsledkem školení bylo, že studenti mohli ukázat své úspěchy na městské, regionální a celoruské úrovni. Vítězem městské konference „Krok do budoucnosti“ se stal Pugach Nikita a jejím vítězem byl Repka Artem. Tým AlfaX(Chernikova Yaroslava a Pishnenko Nikolay) obsadili 1. místo v městské soutěži v robotice v kategorii „Kegelring“. A týmNXT. exe(Roman Volovatov a Vladislav Rjazanov) obsadili 1. místo v nominaci „Following the Line“ a 2. místo v nominaci „Kegelring“. Repka Artem a Pugach Nikita se zúčastnili okresní soutěže mladých inovátorů a vynálezců „Od konceptu k realizaci“. V akademickém roce 2012-2013 týmNXT. exe(Rjazanov Vladislav, Tatarchuk Jurij, Řepka Artem, Morgunov Andrey) se účastnili práce okresního shromáždění mladých vynálezců v Nadymu. Na základě výsledků práce týmuNXT. exeobdržel třetí stupeň grand. Ocenění se udělují i na celoruské úrovni: Artem Řepka obsadil 2. místo v celoruské soutěži vědecké a technické kreativity „Mladí technici – budoucnost inovativního Ruska“. Dosažené výsledky ukazují, že děti projektování a programování baví a jsou připraveny i nadále zvládat tak nový, moderní a žádaný obor, jako je robotika.
Shrnutí realizace kurzu v vzdělávací prostor lze říci, že školy zahrnují:
Zvyšování kvality vzdělávání a zájmu o předmět mezi studenty;
Tvorba nových modelů vzdělávací aktivity používání ICT;
Formování informační kompetence;
Nové formy práce s nadanými dětmi;
Inovativní specializované školení;
aplikace herní technologie ve výuce;
Moderní ICT technologie v doplňkovém vzdělávání;
Efektivní forma práce s problémovými dětmi;
Rozvoj tvůrčího potenciálu studentů;
Popularizace profese inženýr (projektant).
Vytváření podmínek umožňujících žákům realizovat jejich schopnosti a zájmy;
Závěr.
Zapojení školáků do výzkumu a výměny robotiky technické informace a základní inženýrské znalosti, rozvoj nových vědeckých a technických myšlenek vytvoří potřebné podmínky pro vysokou kvalitu vzdělávání, prostřednictvím využívání nových pedagogických přístupů a využívání nových informačních a komunikačních technologií ve vzdělávacím procesu.
Abychom to shrnuli, můžeme říci, že směr „Vzdělávací robotika“ má velké vyhlídky na rozvoj.
Robotika ve škole je skvělý způsob, jak připravit děti na moderní život plný špičkových technologií. To je nezbytné, protože naše životy jsou prostě plné různých high-tech zařízení. Jeho znalost otevírá spoustu příležitostí pro mladou generaci a udělá další vývoj technologie rychleji.
Logo Seymour Paper, zakladatel programovacího jazyka, v roce 1980 ve své knize navrhl využití počítačů k výuce dětí. Paper založil svůj návrh na přirozené zvídavosti dětí a na prostředcích, jak ji uspokojit. Koneckonců, každé dítě je architekt, který samostatně buduje strukturu svého vlastního intelektu, a jak možná tušíte, každý architekt potřebuje materiál, ze kterého je vše postaveno. A přesně tak životní prostředí a je ze stejného materiálu. A čím více těchto materiálů, tím více může dítě dosáhnout.
1. Proč potřebujeme kurzy robotiky pro děti?
Stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že v každodenním životě doma, ve škole a ve veřejných institucích jsou děti obklopeny širokou škálou technických zařízení a zařízení:
- Počítač;
- TELEVIZE;
- Automatická pračka;
- Tablet PC;
- Smartphony, telefony a mnoho dalšího.
Pro děti, stejně jako pro mnoho dospělých, jsou všechna tato zařízení zcela neznámými předměty, to znamená, že každý ví, k čemu to nebo ono zařízení je, a také jak jej používat, ale princip fungování zná jen málokdo. . To vyvolává otázku: je to vůbec nutné vědět? Odpověď je samozřejmě, a to především proto, abyste se ochránili a také prodloužili životnost zařízení, které používáte.
Mnozí se také mohou ptát, co s tím má společného robotika? Abychom dostali odpověď, stojí za to pochopit, co je robot. Jedná se o automatizovaný mechanismus, který má program k provádění konkrétní funkce. Jinými slovy, obyčejný pračka stroj lze nazvat robotem, který je naprogramován k praní, máchání a ždímání oděvů, a k tomu jsou k dispozici různé režimy.
Školní program robotiky umožňuje dětem dozvědět se více o principech fungování takových zařízení. Díky tomu budou děti mobilnější, připravené zavádět různé inovace do každodenního života. Zároveň budou moci být technicky gramotnější. Po teoretické stránce této problematiky dětem pomáhají předměty jako fyzika, matematika, informatika, chemie a biologie. Ale syntezátor takových věd, který je schopen se rozvíjet technická úroveň gramotnost mladé generace prostřednictvím vědeckého a praktického výzkumu a tvůrčích projektů je pracovním programem o robotice ve škole.
1.1. Zájem dětí o učení
Stojí za zmínku, že díky zvědavosti dětí jsou kurzy robotiky ve školách docela schopné proměnit se v nejzajímavější metodu poznání a učení nejen digitální technologie a programování, ale také celý svět kolem nás a dokonce i nás samotné.
Navíc funkce tohoto předmětu spočívá v tom, že se děti neustále setkávají s různými technologiemi nejen ve škole, ale i doma, ale i v běžném životě. To výrazně zvyšuje zájem o získávání znalostí a usnadňuje a zrychluje asimilaci informací.
1.2. Hlavní problémy robotického programu ve škole
Při zavádění kurzů robotiky do školního vzdělávacího procesu ve vzdělávacím procesu se potýkáme se dvěma hlavními problémy:
- Nedostatečná úroveň výukových materiálů;
- Vysoké náklady na jednu jednotku robotického konstruktéra. Stojí za zmínku, že v naprosté většině případů se používá zahraniční vývoj.
V současné době mohou školní robotické programy využívat různé speciální robotické systémy, jako je Mechatronika Control Kit, Festo Didactic, LEGO Mindstorms a tak dále. Můžeme však vyčlenit komplexy, které jsou v Rusku nejrozšířenější. Patří mezi ně následující:
- LEGO Mindstorms. Jedná se o speciální stavebnici nové generace, kterou Lego představilo v roce 2006. Mozkem robotického konstruktéra je mikropočítač Lego. K jeho portům jsou připojeny různé senzory a akční členy (mechanismy). V závislosti na fantazii konstruktéra lze robota sestavit do podoby člověka, stroje, zvířete a podobně. Zkonstruovaný mechanismus je přitom schopen výkonu různé funkce. Abyste mohli nastavit chování robota, musíte napsat program. To lze provést buď pomocí samotného mikropočítače, který má klíče, nebo pomocí speciálního softwaru na PC.
- Designér Fischertechnik. Tento konstruktér je vývojový. Je vhodný pro děti, teenagery i studenty. Takový návrhář vám umožňuje vytvářet širokou škálu robotů a přiřazovat jim programy pomocí počítače.
- Scratch Board.
- Arduino.
- Návrháři UMKI. Tyto moduly jsou vybaveny mikroprocesorem a také sadami senzorů.
Všechny tyto moduly mají poměrně vysokou cenu, což je činí méně dostupnými. Zároveň však dokážou aktivně rozvíjet děti ve všech oblastech souvisejících s robotikou – myšlení, logiku, algoritmické a výpočetní schopnosti, ale i badatelské dovednosti a hlavně technickou gramotnost.
2. Výuková robotika na základní škole
Vzhledem k výše uvedeným problémům není v současné době program robotiky ve škole stále dostupný všude. Nicméně i bez použití speciálního vybavení, konstruktérů a skutečných robotů v školní programy v informatice a ICT stojí za to začít studovat Úvod do robotiky. To umožní studentům blíže se seznámit s předmětem a také to pomůže v dalších krocích v této oblasti znalostí. V tomto případě stačí provést pouze dvě lekce, po kterých se děti budou moci samostatně zapojit do robotiky.
Základy robotiky pro děti na základní škole umožní žákům pochopit, co je robot a jak funguje. Pro děti bude také zajímavé, že pojem „robot“ vymyslel spisovatel sci-fi Karel Čapek již v roce 1920. Toto jsou základy robotiky, které vám umožní ponořit se do světa plného úžasných vynálezů a špičkových technologií, které v dětech okamžitě vzbudí velký zájem o tuto vědu.
Základy robotiky navíc pomohou v budoucím vzdělávání dětem, které se rozhodnou studovat roboty.
Technologie nestojí na místě, neustále se vyvíjejí a je dost možné, že vaše dítě nebo student navrhne nanorobota, který dokáže léčit ty nejsložitější nemoci. Robotický program ve škole je obrovským krokem k technologiím budoucnosti, k rozvoji a zdokonalování technologií.
3. Mistrovská třída robotiky: Video
