Курс "РОБОТОТЕХНІКА"

Курс «РОБОТОТЕХНІКА»

ОТГ Гребінка-2019

Загальна інформація

Основна мета та завдання проєкту

 Актуальність даного навчального проєкту пов’язана з популяризацією професії інженера. В даний час автоматизація досягла такого рівня, при якому технічні об'єкти виконують не тільки функції з обробки матеріальних предметів, а й починають виконувати обслуговування і планування. Людиноподібні роботи вже виконують функції секретарів та гідів. Робототехніка вже виділена в окрему галузь.

 Інтенсивне застосування роботів в побуті, на виробництві, в воєнній промисловості потребує, щоб користувачі володіли сучасними знаннями в галузі управління роботами, що дозволить розвинути нові розумні, безпечні та більш просунуті автоматизовані системи. Програма курсу націлена на те, щоб привити зацікавленість учнів до галузі робототехніки та автоматизованих систем.

 Робототехніка – це проектування, конструювання та програмування всіляких інтелектуальних механізмів – роботів, які мають модульну структуру і володіють потужними мікропроцесорами.

В роботу гуртка з інформатики «WordOk» включено розділ «Робототехніка», створений на основі Програми курсу за вибором «Робототехніка» для учнів 8-9 класів, що розроблена колективом  спеціалістів-робототехніків компанії “Інноваційні Освітні Рішення”, та була схвалена для використання в загальноосвітніх навчальних закладів, Комісією з трудового навчання та креслення Науково-методичної Ради з питань освіти МОН. Програма спрямована на залучення вихованців до знайомства із сучасними технологіями конструювання, програмування та використання роботизованих пристроїв.

 Мета програми: створення умов для вивчення основ алгоритмізації та програмування з використанням наборів Lego та Lego Mindstorms EV3, розвитку науково-технічного та творчого потенціалу особистості дитини шляхом організації її діяльності в процесі інтеграції початкового інженерно-технічного конструювання та основ робототехніки, організації дозвілля учнів у позаурочний час: навчання з захопленням.

 Основні завдання програми:

• сприяти формуванню у вихованців початкових знань з програмування, фізики, математики; умінь проектування моделей роботів та їх збирання, побудови та програмної реалізації алгоритмів; навичок роботи в середовищі операційної системи та графічної мови програмування;
• розвивати образне, технічне мислення і вміння висловити свій задум, вміння вибудовувати гіпотезу і порівняти її з отриманим результатом у майбутньому;
• розвивати вміння працювати за інструкціями з конструювання моделей;
• розвивати вміння творчо підходити до вирішення завдання та застосовувати знання з різних шкільних предметів;
• розвивати вміння викладати думки в чіткій логічній послідовності, відстоювати свою точку зору, аналізувати ситуацію і самостійно знаходити відповіді на питання шляхом логічних міркувань;
• створити умови для самореалізації, соціальної адаптації учнів.

Графік

проведених заходів щодо реалізації проєкту

Курс РОБОТОТЕХНІКА

на базі філії Гребінківська ЗОШ І-ІІ ступенів №1

Основні результати реалізації проєкту

Даний проєкт націлений на формування у вихованців всебічного уявлення про навколишній світ через розвиток навичок конструювання, моделювання, елементарного програмування. В основі навчального матеріалу лежить вивчення основних принципів механічного передавання руху і елементарне програмування. Працюючи індивідуально, парами, або в командах, вихованці гуртка «WordOk» навчилися конструювати і програмувати моделі, обговорювати ідеї, що виникають під час роботи з цими моделями.

На кожному занятті, використовуючи звичні елементи Lego, вихованці конструювали нову модель. В ході занять вихованці розвивали дрібну моторику рук, логічне мислення, конструкторські здібності, опановували спільну творчість, практичними навичками будови моделі, отримали спеціальні знання в області конструювання і моделювання, програмування, познайомилися з простими механізмами.

Діти отримали можливість розширити своє коло інтересів і нові навички в таких предметних областях, як природничі науки, технологія, математика, розвиток мови.

В рамках даного розділу вихованці  вивчили основи робототехніки, інженерного дизайну і різних технологій, інтегруючи знання і навички, отримані на предметах природничого профілю: математики, фізики, інформатики та ін.

Вихованці знають:

•            правила безпечної роботи;
•            основні компоненти конструкторів Lego;
•            конструктивні особливості різних моделей, споруд та механізмів;
•            базові принципи проектування робототехнічних комплексів;
• комп'ютерне середовище, що включає в себе графічну мову програмування;
•            основні кроки при створенні програм з використанням блоку EV3;
• конструктивні особливості різних моделей та як конструювати основні вузли;
•            як створювати програми на комп'ютері для різних роботів.

Вихованці уміють:

• аналізувати сфери використання роботів;
• називати та пояснювати призначення компонентів набору і складових Lego-робота;
• характеризувати  мікроконтролер EV3 та описувати його призначення;
• володіти навиками роботи в середовищі візуального програмування (створення програми, її збереження, переміщення команд на робоче поле та ін.);
• здійснювати складання найпростіших програми з використанням блоків «Звук» та «Рух»;
• створювати діючі моделі роботів на основі конструктора Lego;
• створювати програми на основі необхідного комп'ютерного середовища Mindstorms EV3-G.

У вихованців сформовані компетентності:

пізнавальна – оволодіння основними поняттями робототехніки, технічного конструювання та моделювання роботів, а також написання керуючих комп'ютерних  програм;

практична – закріплення та поглиблення вмінь і навичок користування різноманітними матеріалами й інструментами для конструювання роботів; удосконалення умінь і навичок програмування в галузі робототехніки;

творча – проєктування програм для моделей роботів, розвиток пізнавальної активності, стійкого інтересу до робототехніки;

соціальна – виховання культури праці, свідомої дисципліни, точності й акуратності, вміння працювати в команді.

Вплив проєкту на розвиток учнів місцевої громади

 (цільову групу)

Робототехніка є серед обов’язкових предметів майже у всіх європейських школах. Головна фішка вивчення цього предмету – практичний формат. І найважливіше – ця наука об’єднує програмування, алгоритміку, логіку, механіку, математику, проектування та фізику. Створюючи щось цікаве та незвичайне, дитина не тільки розвиває творчі здібності, але й підтягує рівень знань з точних наук.

Набір Lego Mindstorms. Компонентами  набору є як механічні так і електронні елементи, кількість яких понад 2000.

П’ять причин, чому варто вивчати робототехніку в школах:

1.        Це весело

2.        Це ефективний спосіб представити програмування учням

3.        Це забезпечить корисні навички для майбутнього працевлаштування

4.        Це підходить для дітей із обмеженими можливостями

5.        Це розвінчує міф про “складні” технології

На сьогодні промислові роботи і комплексна автоматизація виробництва затребувані в багатьох галузях суспільної діяльності:

–промисловість (роботи для фарбування, зварювальні роботи, роботи для вирізання з металутощо);

військовагалузь (бойові роботи, роботи-розвідники);

медицина (мікроскопічні роботи для використання в мікрохірургії, роботи-кур'єри в лікарнях);

авіація (безпілотні роботи-літаки);

космічна галузь (самохідні апарати на базі роботизованих систем);

сфера обслуговування (роботи для допомоги людям з особливими потребами);

побут (роботи-пилососи).

Робототехніка змінює спосіб нашого життя та діяльності. Це означає також і те, що вже існує нагальна потреба у фахівцях для розробки, конструювання та програмування роботів. Підготовка майбутніх фахівців у галузі робототехніки потребує оновлення змісту шкільної освіти відповідно до вимог сьогодення.

Проблеми, що виникли під час реалізації проєкту

Найголовніша проблема,  що виникла  в  ході часткової  реалізації проєкту – це відсутність набору Lego Mindstorms EV3. Ця прикрість слугувала причиною реалізації лише деяких результатів програми курсу за вибором «Робототехніка» для учнів 8-9 класів, що розроблена колективом  спеціалістів-робототехніків компанії “Інноваційні Освітні Рішення”, та була схвалена для використання в загальноосвітніх навчальних закладів, комісією з трудового навчання та креслення Науково-методичної Ради з питань освіти МОН. Так діти не опанували як:

• використовувати створені програми та передавати програми в мікроконтролер;
• створювати реально діючі моделі роботів за допомогою спеціальних елементів за розробленою схемою та власним задумом;
• самостійно вирішувати технічні завдання в процесі конструювання роботів (планування майбутніх дій, самоконтроль, застосовувати отримані знання, прийоми і досвід конструювання з використанням спеціальних елементів і т.п.);
• створювати діючі моделі роботів на основі конструктора Lego Mindstorms EV3;
• завантажувати  програми в мікроконтролер;
• виконувати отладку програми при необхідності;
• демонструвати технічні можливості роботів.

Перспективи розвитку проєкту

Cтрімкий розвиток IT-галузі, робототехніки, нанотехнологій спричиняє потребу у підготовці відповідних кваліфікованих фахівців. Для реалізації цього необхідне якісне навчання учнів STEM-предметів. Навчання за допомогою робототехніки надає можливість учням вирішувати реальні життєві проблеми, які потребують знань STEM-предметів.

Ні для кого не секрет, що діти 21 століття значно відрізняються від своїх попередників. Покоління Z – перше покоління, яке живе в цифровому світі та вже не може уявити собі життя без інтернету й інших гаджетів. Сучасна дитина – це технічно забезпечена і розвинена особистість.

Учні ставлять питання гуглу, а не вчителю, а дорогу шукають за допомогою навігатора. Вони одночасно виконують уроки, ведуть смс-переписку із кількома друзями, слухають музику та розмовляють з бабусею. Ця здатність «побачити» одночасно декілька екранів призводить до того, що швидкість сприйняття та потреба в інформації різко зростає. Але така якість звісно має свою зворотну сторону медалі – мозок, прикутий до високої швидкості обробки інформації, починає засмучуватись, коли інформації мало, або ж вона однотипна, наприклад, на уроках.

Як свідчать результати дослідження Програми міжнародної оцінки учнів, для України найбільш проблемною з дисциплін є математика. За даними PISA, 36% українських учнів не можуть зробити навіть базові розрахунки.  За словами Ганни Новосад, результати PISA вказали на дві проблеми: низький рівень грамотності з математики та глибока нерівність у доступі до якісної освіти залежно від місця проживання і соціально-економічного статусу.

Проаналізувавши результати країн, що входять в топ-10 за підсумками дослідження Програми міжнародної оцінки учнів можна пересвідчитись, що азіатські системи освіти очолюють математичний та природничий рейтинги. Промоніторивши чинники, що визначають успішність математичної освіти, наприклад в Китаї, я зробила висновок, що дотримання евристичного підходу є основою високого рівня математичної освіти в Китаї. Китайські вчителі математики практикують широке використання різних форм наочності при поясненні нового матеріалу. Найважливішим завданням педагога є розвиток самостійності і гнучкості математичного мислення. Кожна тема постає або яскравим власним відкриттям учня, до звершення якого його мудро привів учитель математики, або важливим кроком в пізнанні практичної цінності математики у важливих життєвих ситуаціях.

На мою думку, саме робототехніка може допомогти владнати проблему з вивченням математики та дисциплін природничого циклу в нашій країні, вона здатна в повній мірі заповнити потребу в знаннях і цікавинках для учнів. У групі однолітків розвинути навички, яких не отримати вдома перед монітором самотужки.

Крім того, серед плюсів, робототехніка та програмування розвивають терплячість, моторику рук та пальців, добре тренують мозок й захоплюють. Розвивають дитину, відповідаючи на масу питань, що досі цікавили й залишались без відповідей, і тамують підлітковий інформаційний голод.

Також робототехніка використовується педагогами при вирішенні комунікативних проблем учнів, оскільки вимагає командної роботи. Крім цього, робототехніка дозволяє урізноманітнити уроки інформатики та інших предметів, допомагаючи відповісти на питання учнів: «Навіщо мені це потрібно? Де мені це стане в нагоді? Навіщо мені знати закони фізики? Де математика допоможе в житті?». Вона також допомагає на практиці глибше вивчити деякі теми з математики, фізики та інформатики, дозволяючи розкрити потенціал учня.

Навчання освітньої робототехніки відповідає ідеям випереджального навчання (навчання технологій, які будуть потрібні в майбутньому) і дозволяє залучити учнів різного віку до процесу інноваційної та науково-технічної творчості. Саме тому в основу подальшого розвитку проєкта покладено впровадження нового предмету для вивчення в школі під назвою «Робототехніка».