Robotika a középiskolában - gyakorlat és kilátások, oktatási robotika Altaiban

Az elmúlt évek növekvő ellátottságának köszönhetően az iskolák modern számítógépekkel, multimédiás projektorokkal, interaktív táblákkal voltak felszerelve. Az elmúlt három évben az iskolák állandó kapcsolatot tartanak az interneten. Úgy tűnik, hogy a gyermek, miután iskolába jár, megfelelő környezetet fog látni a modern iskolához kapcsolódó elképzeléseinek megfelelően.

Valóban, a gyerek nem lát semmit, de lehet, hogy egy tanár - jelenleg nincs egyensúly - az iskolában, a diákok tanítják a számítógép, amely megjeleníti a gyönyörű fotókat vagy videókat. A gyerek képes kezelni a virtuális rendszereket egy interaktív tábla használatával, megvizsgálni viselkedésüket, és megfelelő képet kaphat a rendszer különböző elemei közötti kapcsolatokról. Az interaktív tábla segítségével teljes képet kaphat bármely összetett koncepcióról - a vízciklus természetéről, az Ohm törvényéről. Ha a számítógép nem rendelkezik a szükséges információkkal, a gyermek vagy a tanár gyorsan megtalálhatja azt az interneten.

Mindazonáltal ez a tudás virtuális. A tankönyvek vagy a számítógép képernyőjén találhatók, ahol mobil médiából vagy kommunikációs csatornákon keresztül érkeznek. Egy interaktív tábla segítségével, ha akarod, bizonyíthatja, hogy a Föld sík, és a fénysebesség pillanatnyi.

A tudás skolasztikájának elkerülése érdekében a természettudományi ciklus témái egy demonstrációs kísérletet és laboratóriumi munkát használnak. És itt egy egyensúlyhiányt látunk. Az ilyen tantárgyak pedagógusai által használt eszközök, hogy bemutassák a gyermekeknek, hogy a valódi fizikai világot tanulmányozzák, és törvényeit és törvényeit levezetik, nem a 21. század technikája. A laboratóriumi felszerelések iskolai alapjait képező eszközök nemcsak nagy hibát mutatnak, ami lehetővé teszi a kísérlet eredményeinek minőségi, nem pedig mennyiségi értékelését. Nem használja a számítógép azon képességét, amely már az irodában áll. A számítógép segít az információ feldolgozásában, feldolgozásában, értelmezésében. Ez az információ azonban az iskola számítógépébe tartozik, megkerülve a tanár és a hallgató által használt eszközöket.

A megoldás erre a problémára lehet hardver-szoftver komplexek az AFS, a Nóniusz, Archimedes egy digitális természettudományos laboratóriumi alapján számítógépes hardver szánt bemutató oktatási kísérletek a fizika, kémia, biológia, matematika és az élet alapjai biztonságát. És a Lego Mindstorms NXT tervezői. Amelyek lehetővé teszik a gyermek számára a valós világ törvényei és a világ észlelésének működésének kibernetikai mechanizmusai révén történő bemutatását.

Az AFS, a Vernier és a Lego Mindstorms berendezések nem csak egy általános koncepciót tartalmaznak, hanem kompatibilisek az érzékelők és a programnyelv szintjén. A szenzorok felszerelhetők a robotra, és a RobView programozási nyelv, a LabView, laboratóriumi berendezések programozására használják. Ez a funkció lehet használni, hogy egy rendszer összekapcsolt fakultatív a fizika, kémia, biológia és számítástechnika, egyesült nem csak egy technológia, hanem a közös, globális, gól -identification és támogatja a tehetséges diákokat, hogy fejlesszék a szellemi, kreatív képességeit, támogatja a tudományos és kutatási érdekeit.

A végeredmény a kutatási és technikai tevékenységek ciklusa, amely az 1-11 osztályba tartozó diákokat foglalja magában:

• 1-2 osztály - Lego-kreativitás (a figyelem, a leleményesség, a memória, a finom motoros készségek fejlesztése);
• 3-4 osztály - Lego-design (egyszerű gépek tanulmányozása - karok, szűkítők, egyszerű programozás);
• 5-9 osztály - Lego-robotika (robotok, versenyek összeállítása és programozása);
• 8-11 osztály - Olimpia programozás (algoritmusok elmélete, matematika, klasszikus programozási nyelvek tanulása);
• 8-11 osztály - A robotok versenyei (versenyek előkészítése és részvétele, robotok alternatív programozási nyelvének tanulmányozása);
• 8-11 - Természettudományi (Célzott munka a probléma a tudományos és gyakorlati jelentősége a tanulmány a tudományos módszer ismerete a világ a modern laboratóriumi eszközök és adatfeldolgozó rendszerek).

Ennek a szerves rendszernek a töredékei vannak a középiskolában42. Az elrettentő az a szükségesség, hogy olyan alapvető felszerelést hozzanak létre, amely a gimnázium valamennyi laboratóriumában egységes szabványsá válik, jelentősen leegyszerűsítve a diákok kutatási és kreatív tevékenységét.

Látható, hogy a robotika, mint a számítástechnika választása, központi szerepet tölt be ebben a rendszerben. Ez logikus - a modern világban a szakember fő minősége az információkezelés képessége.

De van egy másik dolog - egyre nehezebb az érdeklődés olyan dolgok iránt, mint a programozás és az építés. Ennek a jelenségnek az okai a sok modern világ tele van benyomásokkal, eseményekkel, információkkal. És a gyerekeknek egyszerűen nincs idő arra, hogy elég időre koncentráljanak egy dolgon. Minden érdekes. És a matematika, a programozás teljes koncentrációt igényel, és évek óta némi eredményt ad, néha még hónapok óta sem. Ugyanezen programozásban a gyermeknek nehézséget kell találnia ösztönzésre - úgy tűnik, hogy minden program már meg van írva, mint meglepni a társait?

Egy másik probléma a gyermekek életének virtualizációja. Túl sok időt töltenek a számítógépen és a TV-n, elhomályosítva az igazi és a kitalált világ közötti határt. A fizika törvényei a filmekről és játékokról tanulnak.

Amint azt már említettük, az iskolában most csak egy másik változatot kínálnak a virtualitásnak. Meg kell találni a kapcsolatot a valós világgal. A számítógépes tudomány számára ez a fajta "kapcsolat" robotikává válhat.

Az általános iskolában, 5-7. Évfolyamon, néha a felsőbb hallgatóknál a programozás tanulmányozása a művész fogalmából kerül bemutatásra. Ez egyfajta robot. A Napló a teknős, de más előadók is ismertek - Robot, porszívó, bogár, Ant. Az ötlet, hogy egy művészt használjunk a gyerekek algoritmikus gondolkodására, az idő és a gyakorlat igazolja. A gyerekek örömmel utasítják a robotokat, arra kényszerítve őket, hogy több és összetettebb tevékenységet végezzenek. A játékban a komplex algoritmikus konstrukciók és az ehhez kapcsolódó elméleti anyagok tanulmányozása.

Munkánk középpontjában az az elképzelés, hogy folytassuk a számítástechnika oktatásának módszertanát, az előadóművész koncepcióján alapulva, a virtuális robot valódi helyettesítésével. Ez a Lego Mindstorms NXT tervezőjének eladását követően vált lehetővé. Ez a szerkesztő univerzális, akkor lehet használni, hogy gyűjtsön több tucat tervez, de megáll a modell hasonló Seymour Papert teknős, amely része a Logo programozási környezet.

A tervező a szokásos informatika leckében használható. A Lego robot bemutatása, kialakítása, mozgása a programok végrehajtásában, a programozási nyelv elsajátításának első óráiban Logo lehetővé teszi a gyerekeknek, hogy jobban el tudják képzelni, mit fognak tenni későbbi üléseken. Az ilyen vizualizáció segíteni fogja azokat a gyermekeket, akik nehézségekbe ütköznek a vázlatos művész felfogásában, akiket az informatika leckéjén látnak.

Azonban a legérdekesebb tevékenységek azok, amelyeken a robot nem segédeszköz, hanem a képzés fő eszköze. Az új oktatóeszközök bevezetésének kockázatának csökkentése érdekében javasoljuk, hogy választhassanak a választható órákon.

Már a robotika elsõ órái adják a diáknak és a tanárnak a különbséget a virtuális és a valós világ közötti különbség megértésében. Például, ha a számítógép képernyőjén a Turtle parancsot "előre 10" paranccsal kapja, akkor a Turtle egyenes vonalat rajzol, és pontosan 10 lépés halad át. A Lego-robot ugyanazt a parancsot kaphatja meg. Azonban az a tény, hogy egyenes vonalban fog utazni, a feltüntetett távolság kevésbé valószínű. Miért? Ez az első vizsgálat problémájának megfogalmazása. Talán a robot tervezése sikertelen, vagy a külső körülmények befolyásolják. Lehetséges-e korrigálni ezt az eltérést programozottan?

Mi fekete? És a fehér? Hogyan lehet elmagyarázni a robotnak, hogy el kell mennie a fekete vonal végéig? Ez nem csak programozás, hanem kutatás.

Meg kell találni egy labdát, amely a laboratóriumi asztalon található, és karmokkal.

A megoldás úgy tűnik, nem túl bonyolult - jobbra, amíg meg nem látja akadályát, halad előre, amíg te a parttól 5 cm-re az akadály, hogy szétnyitni csipeszek előrelépni 3 cm, szorítani a karom.

Ezt a döntést a matematika és a korábbi programozási tapasztalatok indokolják.

De az elméleti algoritmus nem működik. A döntés akár 2-3 tanórát is igénybe vehet még a viszonylag felnőtt tanulók esetében is.

1. Miután látta az akadályt (golyó), a robot nem tud pontosan meghatározni helyzetét az ultrahang radar-olvasás hibája miatt.
2. A matematikai hibajavítás segítségével a golyós robot legvalószínűbb mozgásvektorja a látómezőben előrefelé haladva elveszíti azt. A tanfolyam folyamatos korrekciójára van szükség.
3. Ha túlságosan nagy erővel szorítja a robot karmait, akkor a labda csak elcsúszik belőle.

Hisszük, hogy a robotika alkalmazása segíteni fog a gyermekek számítástechnikájában, technológiájában és tudományában. A robot programozása lehetővé teszi, hogy érdekes eredményeket kapj az első órákban. Még a kicsi és egyszerű programok is megmutatják a robotnak az érdekes viselkedést, amellyel büszkén mutathatja be osztálytársait. Ha az ilyen ösztönzők nem elegendőek, érdemes figyelni a robotok versenyére, amelyek az iskolán belül tarthatók. A győzelem kedvéért versenyeken lehet ösztönözni, hogy bonyolultabb témákat - például logikát vagy összetettebb programozási nyelvet tárjon fel a robot számára.

Természetesen, a robotika választható nem vezet az a tény, hogy minden gyermek akar lenni programozók és robotostroitelyami, mérnökök, kutatók. Az első órák célja az általános tudományos képzés a hallgatók, a gondolkodás kialakításában, a logika, a matematikai és algoritmikus ismeretek, kutatási készségek.

Ezen felül a diákok képzett a választható órák robotika is, ha szükséges, hogy folytassa tanulmányait a tanárokkal természettudományos tantárgyak, aki képes lesz használni a hardver és szoftver LabView nyelvi készségek, hogy végezzen tudományos kutatómunka a legmodernebb eszközökkel adatgyűjtés és feldolgozás.