Поступово у повсякденне життя входять високі технології: «розумний дім», інтерактивні мистецькі виставки, боти-співрозмовники. Не дивно, що навчати азам програмування та роботобудування починають ще до школи. Центри робототехніки та інженерні гуртки відкриваються дедалі частіше. За різними даними, в Росії діють близько 400 гуртків, пов'язаних із робототехнікою та IT, офіційної статистики поки що немає. І це число лише зростатиме.
Від гуртка юних інженерів та радіоаматорів до секції «Робототехніка»
Робототехніка вбудовалась у освітній процес органічно та майже без шуму. У 2016 році роботи блимають світлодіодами на всіх рівнях навчальних закладів: від садів до університетів, але найбільше – у школі. Робототехніка вважається інструментом для поглибленого вивчення таких дисциплін, як інформатика, фізика та технологія. Тому осягнути початки роботобудування школярі можуть не лише у гуртках, а й у школах та вишах, де роботи все більше впроваджуються у навчальний процес.
Гурткова система додаткової освіти особливо добре знайома людям старшого покоління, з країн колишніх союзних республік СРСР. Безкоштовна радянська освіта була щедро доповнена позашкільними заняттями на базі палаців та будинків піонерів (за даними Вікіпедії, 1971 діяло 4 400 «палаців»).
Розвивали просторове мислення у майбутніх інженерів гуртки технічного моделювання та конструювання, радіомайстерні. Школярі «з нуля» створювали моделі автомобілів та літаків, вчилися працювати з обладнанням (токарні верстати, випалювальні апарати, лобзики та напилки), знайомилися з принципами роботи електрики.
Радянська система освіти з інженерно-технічних спеціальностей, частиною якої були гуртки, вважалася однією з найкращих у світі. Сьогодні ж прийнято говорити більше про мінуси освіти в Росії, а лідируючі позиції у сфері технологій займають американські та азіатські навчальні заклади.
Разом з розпадом СРСР занепала і культура додаткової освіти та гуртків. Гуртки стали платними, а тематика втратила у різноманітності: популярними стали спортивні секції, танцювальні та художні школи. Як вплинула така зміна у навчальному меню цілого покоління дітей, можна судити вже зараз. Випускники вишів із дипломами про гуманітарну освіту не знаходять роботу, а підприємства вдень із вогнем шукають інженерні кадри.
У 2000-х роках дедалі помітнішим стає інтерес до робототехніки в освіті. З 2002 року у Росії проводяться внутрішні та Міжнародні змагання роботів. У цей час формується Російська асоціація освітньої робототехніки (РАОР) . З 2008 року на основі РАОР працює Всеросійський навчально-методичний центр освітньої робототехніки (ВУМЦОР) – організація постачає методички та забезпечує всіх бажаючих правовою інформацією та рекомендаціями для відкриття робототехнічного гуртка.
Також з 2008 року фонд Олега Дерипаскі «Вільна справа» запустив програму «Робототехніка», яка підтримує освітні та змагальні проекти.
2014 року про роботи заговорили на державному рівні. В АСІ (Агентство стратегічних ініціатив, засновник – Уряд Російської Федерації) анонсували Національну технічну ініціативу. Глобальна ідея НТІ – до 2035 року вивести Росію на конкурентний рівень на ринку високих технологій. Одним із напрямків програми стала підтримка та популяризація технічної освіти.
Разом із популяризацією робототехніки в освітньому середовищі з'явилося поняття STEM (або STEAM). Цей напрямок у світовому освітньому процесі його характеризує міждисциплінарний підхід до навчання. Ключові дисципліни зашифровані в абревіатурі: Science, Technology, Engineering, Art (не завжди), Math. Система покликана розвивати майбутніх інженерів та робототехніків.
За державної підтримки відкриваються не просто гуртки, а й цілі технопарки — дитячі центри, які об'єднують гуртки з різних технічних напрямків. Поки що технопарків не багато. У травні в Москві запрацював перший дитячий центр при "Мосміськмаші", наприкінці вересня відкрився технопарк "Кванторіум". У регіонах також мають намір відкривати технопарки. Вони мають з'явитися у 17 регіонах: у Мордовії, Татарстані, Чувашії, Алтайському краї та інших.
Від конструктора до мікросхеми
Незважаючи на те, що роботи включені в заняття для дітей з дошкільного віку, головну роль у становленні найменших майбутніх інженерів грає не електроніка, а творчість. В системі STEM освіти у заняттях для дошкільнят на першому плані – свобода мислити та створювати. Тому у гуртках для дітей до 6 років активно використовують прості конструктори та кубики.
Основна маса гуртків з робототехніки орієнтована на дітей віку початкової та середньої школи.
“Як правило, до програми подібних дитячих курсів входить знайомство із схемотехнікою, основами програмування та робототехніки. Різниця між гуртками полягає в їхньому завданні: дитина або розважається, або вчиться. Виходячи з цього і підбирається методика навчання та технології. Глобальна мета РОББО Клубу – виростити покоління молодих інноваторів, які б конкурентоспроможні як на російському ринку, а й у світі. Тому наш курс розрахований на роботу з дітьми різного віку: з дошкільнятами ми створюємо анімаційні програми та класичні комп'ютерні ігри (Pac-man, Arkanoid), програмуємо роботів на виконання різних завдань, зі школярами займаємося програмуванням «дорослими» мовами, 3D-моделюванням, 3D-конструюванням та 3D-друком. Так, дитина приходить до нас лише з навичками читання, а йде з надрукованим на 3D-принтері, зібраним та запрограмованим самостійно роботом”, — пояснює Павло Фролов, продюсер дитячого робототехнічного проекту для освіти «РОББО»
Робототехніка доповнює пройдений матеріал на уроках технології, фізики та математики. Дмитро Співак, директор санкт-петербурзького гуртка робототехніки для дітей Robx вважає, що саме на гурткових заняттях дитина може застосувати знання механіки та електродинаміки, вникнути у текстові мови програмування (наприклад, С). "У середній школі наші підопічні починають знайомство з Arduino, складніші програмами для 3D моделювання - OpenSCAD, параметричним моделюванням, де діти описують фігури кодом" - говорить Дмитро.
Освітня робототехніка зазвичай починається з конструкторів Lego. У наборах дотримується баланс конструювання-програмування. Після того, як дитина освоїть ази, вона може заглибитися в один із напрямків, глибше вивчати програмування та конструювання. На заняттях з ухилом у програмування учні працюють з різними мовами та програмами для програмування, займаються 3D моделюванням. Конструкторські гуртки готують майбутніх інженерів: тут діти самостійно розробляють форму та начинку робота.
Lego та Ко
Ринок STEM та роботизованих конструкторів досить різноманітний. Більшість виробників охоплює всі вікові категорії, від наборів для дошкільної освіти до модулів із 4-ядерними процесорами для середніх та старших школярів.
Світовим та російським лідером у сфері освітньої робототехніки є дочірня компанія холдингу LEGO Group – LEGO Education. Данському бренду належать не лише набори та методичні розробки, а й мережа спеціалізованих дитячих центрів, а також ЛЕГО Академія, де навчання можуть пройти освітяни. На даний момент 16 центрів додаткової освіти є офіційними партнерами Lego Education Afterschool Programs у Росії.
Lego Education працює з 1980 року. У лінійці бренду як конструктори без електронної складової (Lego Прості механізми, Перші конструкції), набори з мікропроцесором та датчиками для вивчення робототехніки у молодшій школі (Lego WeDo) так і набори для демонстрації наукових принципів у середній школі (Lego Технологія та фізика) та набори легендарна серія MINDSTORMS.
Схожа на Lego, але менш відома американська компанія Pitsco була заснована в 1971 році трьома викладачами. Набори для молодшого віку Elementary STEM представлені швидше творчими загальнорозвиваючими іграшками - летючі змії, ракети. Роботи включені у напрямок Tetrix – роботизовані металеві конструктори, широко відомі у Росії. Металеві деталі роблять такі набори універсальними, Tetrix сумісний із контролером Lego MINDSTORMS. Роботи на основі Tetrix часто беруть участь у змаганнях, у тому числі у студентських категоріях.
Відкрита платформа Arduino, на відміну від інших, унікальна плата з програмною оболонкою. Це робить Arduino універсальним підґрунтям для робототехнічних конструкцій будь-якого рівня в рамках дитячої освіти. На основі Arduino створено кілька брендів робототехнічних наборів-конструкторів. Платформу можна придбати окремо. Мінус платформи в тому, що конструювання досить складне, має на увазі роботу дитини з паяльником.
Вітчизняні набори представлені двома помітними на ринку брендами – ТЕХНОЛАБ та Амперка. Для ТЕХНОЛАБ розроблено методички за підтримки спеціалістів факультету «Робототехніка та комплексна автоматизація» МДТУ ім Н.Е.Баумана. Продукти ТЕХНОЛАБ - тематичні та вікові модулі. У кожному модулі кілька робототехнічних наборів. Такий "оптовий" підхід передбачає високу ціну конструкторів: від 93 тис. рублів за модуль для дітей 5-8 років і до 400 тис. рублів за модуль повітряних роботів.
Амперка - стартап 2010 року, заснований на платформі Arduino. Продукти Амперки - набори під ігровими назвами: "Матрьошка", "Малина", "Електроніка для чайників" і т.д. Також на сайті Амперки можна купити окремі комплектуючі – плати Arduino, датчики, комутатори.
Корейський бренд Robotis пропонує робототехнічні набори для кожного рівня. Це пластмасові роботи для початкової школи (Robotis Play, Robotis Dream) та людиноподібні роботи на основі сервомоторів Robotis Bioloid.
Корейські виробники HunaRobo та RoboRobo акцентують увагу на конструкторах для дітей молодшого та середнього віку. Набори корейських брендів включають базові елементи: материнську плату, двигун і редуктор, приймач RC і пульт управління.
VEX Robotics - приватна компанія з фокусом на мобільну робототехніку, що базується в США. Бренд належить компанії Innovation First, Inc., яка розробляє електроніку для автономних наземних роботів. Бренд поділений на два напрямки – серія VEX IQ для початкового рівня та VEX EDR – платформа для просунутих учнів. Мобільні програмовані роботи VEX на пульті управління орієнтовані на змагання та навички програмування.
Замість ув'язнення
Широкий асортимент робототехнічних навчальних платформ, державна підтримка та мода на роботів лише вбудовують робототехніку в освіту. Інженерні та робототехнічні гуртки та заняття скоріше виняток, особливо в регіонах. Проте, вже сьогодні сотні тисяч дітей отримали можливість навчатися додатково за інженерними та IT напрямками. І це число найближчим часом тільки зростатиме — ЗМІ рапортують про нові технопарки та гуртки, а влада — про готовність підтримати подібні ініціативи.
Хочеться вірити, що посилена інтеграція додаткової технічної освіти в результаті дасть поштовх формування більшої кількості технічних фахівців високого рівня у майбутньому. Гуртковий рух прагне широкого охоплення — програми робототехнічних занять побудовані так, щоб зацікавити будь-яку дитину. Основні технічні закони та поняття стають доступнішими. Заняття робототехнікою як мінімум розширюють світогляд, як максимум — забезпечать майбутнє інженерними та технічними кадрами. Віримо у максимум!
Вікторія ФедосєєнкоВокал, іноземні мови, вишивання хрестиком чи роботи? На допомогу батькам, що сумніваються, експерти Smartbabr наводять аргументи «за» робототехніку.
Заняття робототехнікою допомагають розвивати логічне та системне мислення, а також творчі здібності. Навіть якщо ваша дитина не стане інженером і вміння керувати роботом їй не знадобиться, то розуміння як працює автоматичний пристрій і досвід конструювання обов'язково знадобляться в іншій діяльності, яку б професію дитина не вибрала в майбутньому.
Нині шкільна освіта здебільшого формальна. Воно не дозволяє людині успішно будувати своє життя у складному технічному світі. Завдяки робототехніці дитина на практиці знайомиться з кресленням, 3D-моделюванням, конструюванням, осягає тривимірне сприйняття простору та багато іншого. Словом, вчиться думати не лише «головою», а й «руками». А також одночасно: і головою, і руками.
На гуртках з робототехніки старшокласники вбачають у дії фізичні закони. Учні 5-7 класів вирішують цікаві геометричні та математичні завдання. Дитсадівці та хлопці з початкової школи займаючись робототехнікою розвивають такі, як моторика, увага та вміння працювати у групі.
Якщо робототехніку додадуть до основної програми, навіть у рамках предмета технології, її сенс почне губитися. Сьогодні школи витрачають час та ресурси вибірково. Наприклад, багато освітніх закладів не підтримують обдарованих дітей, хоча є відповідні державні програми та їх реалізація входить до завдань школи. Та й уроки технології викладають не скрізь. Є ймовірність, що схоже станеться і із заняттями з робототехніки: формально вони будуть, але чи будуть корисними – спірне питання. Звичайно, можливі винятки і десь промайне велике, добре.
Але в будь-якому випадку для обдарованих, зацікавлених у вивченні робототехніки хлопців гуртки підходять більше, оскільки допомагають глибше піти. Тому навіть якщо робототехніку введуть до основної шкільної програми, відмовлятися від гурткового руху не можна.
Я вважаю, що заняття робототехнікою дуже сильно розвиває логіку, підвищує системність мислення, все це також впливає на ступінь усвідомленості в прийнятих рішеннях. Сама збірка роботів може допомогти у розвитку дрібної моторики рук. Діти також отримують знання як про те, як влаштовані роботи, а й як функціонують вже діючі системи. Ця навичка допоможе їм у майбутньому при проектуванні своїх власних систем у будь-якій галузі, адже набір правил та обмежень є у будь-якому виді діяльності.
Впевнений, що вивчати робототехніку хоча б у якихось простих і наочних прикладах можна починати вже з 5-6 років. Дитина в цьому віці вже досить повно усвідомлює свої дії, а також має мислення, яке ще не встигло «зарості» шаблонами. У цьому віці діти дуже відкриті та просто фонтанують ідеями та креативом. Погляньте хоча б на їхні малюнки. Все це може сприяти у майбутньому розвитку якісно нових систем, цими дітьми, які будуть унікальні у своєму роді.
Чи варто включати цю дисципліну до шкільної програми? Не впевнений. Адже існує держстандарт, а під нього, без належної участі держави, досить складно підлаштуватися з чимось інноваційним. А ось як факультатив - це так. Однак зараз існує великий дефіцит таких фахівців, які погодилися б вести дані предмети в школах. Думаю тут справу за технічними вищими навчальними закладами, які у рамках профорентаційної роботи візьмуть на себе цю ношу.
Заняття робототехнікою допомагають розвивати логічне та системне мислення, а також творчі здібності. Це дуже корисні якості, які обов'язково стануть у нагоді дитині майбутньому, навіть якщо її кар'єра не буде пов'язана з технічними науками. Якщо поглибитися з процесом занять робототехнікою, можна зрозуміти, що успіхи у цій галузі неможливі без знань фізики, математики, інформатики та можливості застосовувати їх під час вирішення нестандартних завдань. Тобто робототехніка метапредметна, і ті вчителі, які вже зараз організують для своїх хлопців гуртки з розвитку робототехнічних навичок, обов'язково отримають у майбутньому дивіденди у вигляді розвитку та виховання ерудованої та цікавиться особистості своїх учнів, які будуть здатні аналізувати і логічно міркувати різних областей і працювати на стику наук, що обов'язково буде затребувано в майбутньому.
Крім того, робототехнікою можуть займатися не лише дорослі школярі, а й діти дошкільного віку. Елемент управління роботом для дошкільнят має розважальний характер. Для початкової школи заняття робототехнікою дають розвиток логічного мислення, також цьому етапі вони виникає потреба до створення нового. Старшокласникам цікаво створення моделей роботів для вирішення реальних проблем і завдань. Як правило, на даному етапі учні вже усвідомлюють, для чого вони займаються робототехнікою, і таким чином у них формується потреба у вивченні технічних дисциплін, веденні проектної діяльності, вивченні суміжних наук, спрямованих на вирішення конкретного завдання.
Безумовно, має бути можливість заняття робототехнікою хоча б у рамках гурткової діяльності. Більшою мірою робототехніка як шкільний предмет може бути спрямована на пояснення та застосування теоретичних знань, отриманих під час уроків, як міждисциплінарна прикладна проектна діяльність. Якщо говорити про дисципліну «технологія», то вона спрямована, як правило, на отримання практичної навички створення чогось, тому робототехніка може бути її елементом.
Робототехніку я розділив би на дві великі складові: програмування та електроніка.
Володіння цими складовими окремо вже робить з молодих людей затребуваних фахівців, а одночасне володіння і першим, і другим робить одного фахівця рівносильного двом.
Вважаю, що робототехніка піде на користь хлопцям будь-якого віку, оскільки розвиває загальне уявлення про те, як влаштована будь-яка техніка.
Що дає вивчення будови та управління роботами дітям? Дуже правильне питання. Його актуальність особливо гостро встане через 50 років, коли обчислювальна потужність комп'ютерів перевершить можливості людського мозку. Вже зараз нас оточує техніка. Розуміти людино-машинний інтерфейс означає контролювати машини. Нашим дітям треба закладати основи взаємодії людина-комп'ютер-робот вже зараз, щоб уникнути сценаріїв фільму «Термінатор».
Якщо говорити про шкільну освіту, то я вважаю, що треба включати заняття з робототехніки як факультатив у класах з поглибленим вивченням математики та фізики для того, щоб прив'язати фундаментальні науки до практики. Починати треба з 5 класу і виключно для тих, хто цікавиться.
Завдання, яке зараз стоїть перед системою російської освіти – підготовка інженерів-творців, які могли б винаходити та впроваджувати нові технології, аналогів яким не було б у світі. Зараз можна стверджувати, що у найближчі п'ять років найзатребуванішими професіями будуть інженерні спеціальності. Відповідно, ті діти, які захоплюватимуться робототехнікою та конструюванням вже зараз – це майбутні інженери-інноватори, які будуть потрібні не лише на російському, а й на міжнародному ринку.
Насамперед, основи робототехніки та програмування вчать дитину мислити логічно, вибудовувати правильні причинно-наслідкові зв'язки, проводити аналітичні операції та грамотно робити висновки. По-друге, сучасні діти, які знайомі з різними мобільними пристроями (такими як смартфони та планшети з touch-інтерфейсом), не вміють писати та малювати від руки, у них просто не активуються відповідальні за творчість частини головного мозку. Такі діти не здатні творити, вони можуть лише щось рекомбінувати чи просто споживати.
Захоплення робототехнікою, програмуванням, конструюванням спонукає дітей будь-якого віку до творчого мислення та виробництва унікального продукту. Це запорука успішного майбутнього не лише для окремо взятої дитини, а й для країни загалом.
Починати вчити дітей робототехніки потрібно якомога раніше, тому що інтерес до інженерних спеціальностей виявляється буквально з 5 років. Цей інтерес потрібно розвивати та просувати повсюдно, не тільки в школах, а й у дитячих садках, приватних клубах та гуртках.
Фото: russianrobotics.ru, з особистих архівів експертів
МУНІЦИПАЛЬНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВАДОДАТКОВІ ОСВІТИ
ДІМ ДИТЯЧОГО ТВОРЧОСТІ
МУНІЦИПАЛЬНОЇ ОСВІТИ
Кавказький район
План-конспект заняття
по темі : «Вступне заняття з робототехніки».
Учасники:
об'єднання «Робот», що навчаються
1 рік навчання, 11-18 років
ст. Кавказька 2016 р.
Ціль: формування у дітей інтересу та бажання займатися робототехнікою
Завдання:
- освітні:
Ознайомити дітей з основними напрямками робототехніки та сучасного робототехнічного виробництва;
Формування політехнічних знань про найбільш поширені та перспективні технології в робототехніці;
Вчити застосовувати свої знання та вміння у нових ситуаціях.
- виховні:
Виховати акуратність, терпіння під час роботи з конструкторами;
Виховати дбайливе ставлення до матеріально-технічної бази лабораторії робототехніки;
Виховати культуру спілкування.
- розвиваючі:
Розвивати самостійність та здібності вирішувати творчі, винахідницькі завдання;
- розвивати спостережливість, уміння розмірковувати, обговорювати, аналізувати, виконувати роботу з опорою на схеми та технологічні карти;
Розвивати конструкторсько-технологічні здібності, просторові уявлення.
- здоров'язберігаюча:
Дотримання правил техніки безпеки.
Обладнання: комп'ютер, мультимедійна презентація, готові роботи.
Матеріали: схеми збирання роботів, деталі конструктора.
Інструменти: олівець, лінійка.
Основні поняття, що використовуються на занятті:Lego - роботи, конструювання, програмування.
Формування УУД(Універсальні навчальні дії):
Особистісні УУД:
- Розвивати допитливість, кмітливість у виконанні різноманітних завдань проблемного характеру.
- Розвивати уважність, наполегливість, цілеспрямованість, уміння долати труднощі.
- Виховувати почуття справедливості, відповідальності.
Пізнавальні УУД:
- Орієнтуватися у поняттях « Lego – роботи», « конструювання», « програмування».
- Виділяти деталі заданої форми на готовому роботі.
- Аналізувати розташування деталей у роботі.
- Складати робота із частин.
- Визначати місце заданої деталі конструкції.
- Порівнювати отриманий (проміжний, підсумковий) результат із заданою умовою.
- Аналізувати запропоновані можливі варіанти правильного рішення.
- Моделювати робота з деталей.
- Здійснювати розгорнуті дії контролю та самоконтролю: порівнювати готового робота із зразком.
- Знати основні правила роботи із конструктором.
- Створювати стандартні моделі роботів із деталей.
Комунікативні УУД:
- Формувати вміння працювати індивідуально та у групах.
- Висловлювати свою думку та прислухатися до думки інших,
Доповнювати думку товаришів, співпрацювати з однолітками.
- Вміти ставити запитання.
Регулятивні УУД:
- Формувати вміння визначати мету діяльності на занятті.
- Приймати та зберігати навчальне завдання.
- Здійснювати підсумковий та покроковий контроль за результатом.
- Адекватно приймати оцінку педагога.
- Формувати вміння здійснювати пізнавальну та особистісну
рефлексію.
Використані педагогічні технології:
Особистісно-орієнтована;
Групова технологія;
Технологія колективної творчої діяльності;
Здоров'язберігаюча;
Індивідуальне навчання.
План заняття:
- Організаційна частина заняття. (2 хвилин)
- Повідомлення цілей та завдань заняття. (2 хвилини)
- Повідомлення нового матеріалу. (10 хвилин)
- Планування діяльності.(3 хвилин)
- Практична робота. (20 хвилин)
- Підбиття підсумків роботи. (3 хвилин)
Хід заняття.
1.Організаційна частина заняття. Підготовка робочих місць.
2. Повідомлення цілей та завдань заняття.
Педагог: Хлопці, сьогодні ми маємо познайомитися основними напрямками робототехніки та сучасного робототехнічного виробництва.
3. Повідомлення нового матеріалу:
Педагог: Робототехніка – прикладна наука, що займається розробкою автоматизованих технічних систем.
Робототехніка - перший ступінь оволодіння технічними знаннями в галузі автоматизації. Вона безпосередньо пов'язана з науками як електроніка, механіка, інформатика, радіотехніка, електроніка.
Види робототехніки: будівельна, промислова, авіаційна, побутова, екстремальна, військова, космічна, підводна.
Слово «робот», вигадав у 1920 р. чеський письменник Карел Чапек у своїй науково-фантастичній п'єсі. У ній створені роботи, працюють без відпочинку, потім повстають та гублять творців
Робот - автоматичний пристрій, створений за принципом живого організму. Робот діє за заздалегідь закладеною програмою. Інформацію про світ робот отримує від датчиків (аналогів органів чуття). При цьому робот може, як мати зв'язок з оператором (отримувати від нього команди), так і діяти автономно.
Розвиток робототехніки та систем штучного інтелекту йде семимильними кроками. Ще 10 років тому розроблялися лише керовані маніпулятори. Програми штучного інтелекту були націлені на вузьке коло розв'язуваних завдань. З розвитком ІКТ стався якісний стрибок розвитку робототехніки.
Розвиток роботів надалі зможе значно змінити спосіб життя людини. Машини, наділені інтелектом, зможуть використовувати для різних робіт, в першу чергу тих, виконання яких небезпечне для людини.
Індустріальна робототехніка - один з напрямків, що найбільш успішно розвиваються. Вже зараз є фабрики, на яких 30 роботів збирають автомобілі.
Нині бурхливо розвивається такий напрямок, як створення біонічних протезів. В операційному майбутньому, роботи стануть продовженням або заміною рук хірургів. Вони точніші і дозволяють проводити операції у режимі дистанційного контролю.
Роботи будуть наділені здатністю «самопоучуватися», накопичуючи власний досвід і використовуючи його в таких же ситуаціях при виконанні інших робіт. Будь-який винахід можна використовувати і з добрими намірами та зі злим наміром, тому вченим необхідно розглядати всі можливі сценарії та передбачати всі можливі наслідки своїх відкриттів.
Андроїдом називається людиноподібний робот.
Класи роботів:
Маніпуляційні,які у свою чергу діляться на стаціонарні та пересувні.
Маніпуляційні роботи - автоматичні машини, що складаються з виконавчого пристрою у вигляді маніпулятора, що має кілька ступенів рухливості, та пристрої програмного керування.
Мобільні , які у свою чергу поділяються на колісні, крокуючі, гусеничні. А також повзаючі, плаваючі, літаючі.
Мобільний робот - автоматична машина, в якій є шасі, що рухається, з автоматично керованими приводами.
Компоненти робота: Приводи - це «м'язи» роботів В даний час найпопулярнішими двигунами в приводах є електричні, але застосовуються інші, що використовують хімічні речовини або стиснене повітря.
4. Планування діяльності.
Педагог: Ви дізналися про роботи та робототехніку, а зараз я пропоную вам попрацювати в конструкторському бюро та намалювати свої моделі роботів, придумати їх призначення, сферу застосування та обладнання. Наприклад: модель контролює порядок на вулиці.
5.Практична робота. Учні працюють над створенням ескізу свого робота. Описують його технічні характеристики.
Робототехніка — один із найперспективніших напрямків у сфері інтернет-технологій, а те, що за ІТ-сферою майбутнє, в наш час і пояснювати не треба. Роботобудування - захоплююча штука: сформулювати робота означає практично створити нову істоту, нехай і електронне.
З 60-х років минулого століття автоматизовані та самоврядні пристрої, які роблять будь-яку роботу за людину, стали використовуватися для досліджень і у виробництві, потім у сфері послуг і з кожним роком міцніше займають своє місце в житті людей. Звичайно, не можна сказати, що в Росії все суцільно виконується самостійними механізмами, проте певний вектор у цей бік точно намічається. Ось уже і Ощадбанк планує замінити три тисячі юристів на розумні машини.
Разом з експертами спробуємо розібратися, навіщо потрібна роботехніка та як до неї підступитись.
Чим відрізняється робототехніка для дітей від професійної?
Якщо коротко, то робототехніка для дітей спрямована вивчення предмета, тоді як професійна - вирішення конкретних завдань. Якщо фахівці створюють промислові маніпулятори, що виконують різні технологічні завдання, або спеціалізовані колісні платформи, то любителі та діти, звичайно ж, займаються простіше.
Тетяна Волкова, співробітник Центру інтелектуальної робототехніки: «Як правило, з чого всі починають: розбираються з моторами та змушують робота елементарно їхати вперед, потім робити повороти. Коли робот виконує команди руху, можна вже підключити датчик і зробити так, щоб робот їхав на світ або, навпаки, «утікав» від нього. А далі йде улюблене завдання всіх новачків: робот, який їздить лінією. Влаштовуються навіть різні перегони роботів».
Як зрозуміти, чи має дитина схильність до робототехніки?
Для початку потрібно купити конструктор і подивитися, чи подобається дитині збирати її. А далі і в гурток можна віддати. Заняття допоможуть йому розвинути дрібну моторику, фантазію, просторове сприйняття, логіку, концентрацію та терплячість.
Чим швидше вдасться визначитися з напрямком роботехніки – конструювання, електроніка, програмування – тим краще. Усі три області великі й потребують окремого вивчення.
Олександр Колотов, провідний спеціаліст STEM-програм в Університеті Іннополіс: «Якщо дитині подобається збирати конструктор, то їй підійде конструювання. Якщо йому цікаво вивчати, як влаштована річ, йому сподобається займатися електронікою. Якщо у дитини потяг до математики, то його зацікавить програмування».
Коли розпочинати навчання робототехніки?
Починати вивчення і записуватися в гуртки найкраще з дитинства, втім, не дуже рано. у 8-12 років, кажуть фахівці Раніше дитині складніше вловити зрозумілі абстракція, а пізніше, у підлітковому віці, у неї можуть з'явитися інші інтереси, і вона відволікатиметься. Також дитину необхідно мотивувати на вивчення математики, щоб їй було цікаво та легко у майбутньому проектувати механізми та схеми, складати алгоритми.
З 8-9 роківхлопці вже можуть розуміти та запам'ятовувати, що таке резистор, світлодіод, конденсатор, а пізніше і поняття зі шкільної фізики освоювати з випередженням шкільної програми. Не важливо, стануть вони фахівцями в цій галузі чи ні, отримані знання та навички точно даремно не пропадуть.
У 14-15 роківНеобхідно продовжувати займатися математикою, відсунути заняття у гуртку з робототехніки другого план і розпочати вивчення програмування серйозніше - розбиратися у складних алгоритмах, а й у структурах зберігання даних. Далі йдуть математичний базис та знання в алгоритмізації, занурення в теорію механізмів та машин, проектування електромеханічного оснащення робототехнічного пристрою, реалізацію алгоритмів автоматичної навігації, алгоритми комп'ютерного зору та машинне навчання.
Олександр Колотов: «Якщо в цей момент познайомити майбутнього фахівця з основами лінійної алгебри, комплексним числом, теорією ймовірності та статистики, то до вступу до вузу він вже добре уявлятиме, навіщо йому варто звертати додаткову увагу на ці предмети при здобутті вищої освіти».
Які конструктори вибрати?
Для кожного віку існують свої освітні програми, конструктори та платформи, що відрізняються ступенем складності. Можна знайти як зарубіжні, і вітчизняні продукти. Є дорогі набори для робототехніки (близько 30 тис. крб. і від), є й дешевше, дуже прості (близько 1-3 тис. крб.).
Якщо дитині 8-11 років, можна купити конструктори Lego або Fischertechnik (хоча, звичайно, виробники мають пропозиції як для молодшого, так і для старшого віку). Конструктор Lego для робототехніки має цікаві деталі, яскраві фігурки, він легкий у складанні і забезпечений докладною інструкцією. Серія конструкторів Fischertechnik для робототехніки наближає до справжнього процесу розробки, тут вам і дроти, і штекери, візуальне середовище програмування.
.jpg)
У 13-14 роківможна почати працювати з ТРІК чи модулями Arduino, які, за словами Тетяни Волкової, є практично стандартом у галузі освітньої робототехніки, а також Raspberry. ТРИК складніший за Lego, але легший за Arduino і Raspberry Ri. Останні дві вже потребують базових навичок програмування.
Що ще потрібно вивчити?
Програмування. Уникнути його можна лише на початковому етапі, потім без нього нікуди. Почати можна з Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).
Базова механіка.Починати можна з виробів із паперу, картону, пляшок, що важливо і для дрібної моторики, і для загального розвитку. Найпростішого робота можна зробити взагалі з окремих деталей (моторчики, дроти, фотодатчик та одна нескладна мікросхема). Познайомитися з базовою механікою допоможе «Мастерилка з татком Шперхом».
Основи електроніки.Спочатку навчитися збирати прості схеми. Для дітей віком до восьми років експерти радять конструктор «Знаток», далі можна перейти до набору «Основи електроніки. Початок".
Де робити робототехніку дітям?
Якщо бачите у дитини інтерес, можна віддати його в гуртки та на курси, хоча можна займатися і самостійно. На курсах дитина буде під керівництвом фахівців, зможе знайти однодумців, займеться робототехнікою на регулярній основі.
.jpg)
Також бажано одразу зрозуміти, чого хочеться від занять: брати участь у змаганнях та боротися за призові місця, брати участь у проектній діяльності чи просто займатися для себе.
Олексій Колотов: «Для серйозних занять, проектів, участі у змаганнях потрібно вибирати гуртки, з невеликими групами по 6—8 осіб та тренером, який приводить учнів до призових місць на змаганнях, що постійно сам розвивається та дає цікаві завдання. Для занять у вигляді хобі можна піти до груп до 20 осіб».
Як вибирати курси для робототехніки?
При записі на курси зверніть увагу на педагога, рекомендує комерційний директор компанії Promobot Олег Ківокурцев «Бують прецеденти, коли педагог просто віддає хлопцям обладнання, а далі займайтеся хто чим хоче», — погоджується з Олегом Тетяна Волкова. Від таких занять користі буде мало.
При виборі курсів також варто звернути увагу та на наявну матеріально-технічну базу. Чи є там конструкторські набори (не тільки Lego), чи є можливість писати програми, вивчати механіку та електроніку, робити проекти. На кожну пару учнів має бути свій робототехнічний комплект. Бажано з додатковими деталями (колесами, шестернями, елементами каркасу), якщо хочеться брати участь у змаганнях. Якщо з одним набором працює відразу кілька команд, то, швидше за все, жодних серйозних змагань не передбачається.
Поцікавтеся, у яких змаганнях бере участь клуб робототехніки. Чи допомагають ці конкурси закріпити здобуті навички та чи дають можливість для подальшого розвитку.
.jpg)
Змагання Robocup 2014
Як вивчати робототехніку самостійно?
Курси вимагають грошей та часу. Якщо першого не вистачає і регулярно ходити не вийде, можна зайнятися з дитиною самостійним вивченням. Важливо, щоб батьки мали необхідну компетенцію у цій сфері: без допомоги батька, дитині освоїти робототехніку буде досить складно, застерігає Олег Ківокурцев.
Знайдіть матеріал для вивчення. Їх можна брати в Інтернеті, із книг, що замовляються, на відвідуваних конференціях, з журналу «Цікава робототехніка». Для самостійного вивчення є безкоштовні онлайн-курси, наприклад, «Будуємо роботів та інші пристрої Arduino: від світлофора до 3D-принтера».
Чи потрібно вивчати роботехніку дорослим?
Якщо Ви вже вийшли з дитячого віку, це не означає, що двері робототехніки для Вас зачинені. Можна також записатися на курси або вивчати її самостійно.
Якщо людина вирішила займатися цим як хобі, то шлях його буде таким самим, як у дитини. Однак зрозуміло, що далі аматорського рівня без професійної освіти (інженера-конструктора, програміста та електронника) просуватися навряд чи вдасться, хоча, звичайно, влаштовуватися на стажування в компанії і наполегливо гризти граніт нового напряму для вас ніхто не забороняє.
Олег Ківокурцев: «Дорослому буде простіше освоїти робототехніку, але важливим чинником є час».
Для тих, у кого близька спеціальність, але хочеться перевчитися, також є різні курси на допомогу. Наприклад, для фахівців з машинного навчання відійде безкоштовний онлайн-курс з імовірнісної робототехніки «Штучний інтелект у робототехніці». Також є освітня програма Intel, просвітницький проект «Лекторіум», дистанційні курси ІТМО. Не забудьте і про книги, наприклад, є багато літератури для початківців (Основи робототехніки, Введення в робототехніку, Настільна книга робототехніка). Підберіть те, що найбільше зрозуміло та підходить вам.
Слід пам'ятати, що серйозна робота відрізняється від аматорського захоплення як мінімум вартістю витрат на обладнання та переліком поставлених перед працівником завдань. Одна справа – своїми руками збирати найпростішого робота, зовсім інша – займатися, наприклад, машинним зором. Тому вивчати основи конструювання, програмування та апаратної інженерії все ж таки краще з ранніх років і згодом, якщо сподобалося, вступати до профільного університету.
У які виші йти вчитися?
.jpg)
Напрямки, пов'язані з робототехнікою, можна знайти у таких вузах:
- Московський технологічний університет (МІРЕА, МГУПІ, МІТХТ);
- Московський державний технічний університет ім. Н. Е. Баумана;
- Московський державний технологічний університет "Станкін";
- Національний дослідницький університет "МЕІ" (Москва);
- Сколківський інститут науки та технологій (Москва);
- Московський державний університет шляхів сполучення Імператора Миколи II;
- Московський державний університет харчових виробництв;
- Московський державний університет лісу;
- Санкт-Петербурзький державний університет аерокосмічного приладобудування (СГУАП);
- Санкт-Петербурзький національний дослідницький університет інформаційних технологій, механіки та оптики (ІТМО);
- Магнітогорський державний технічний університет;
- Омський Державний технічний університет;
- Саратовський державний технічний університет;
- Університет Іннополіс (Республіка Татарстан);
- Південно-Російський федеральний університет (Новочеркаський ГТУ).
Найголовніше
Знати ази робототехніки незабаром може виявитися корисним і для обивателів, а можливість стати фахівцем у цій сфері виглядає дуже перспективно, тож хоча б спробувати себе в «роботобудуванні» безперечно варто.
Одним із найперспективніших напрямків у сфері IT-технологій є робототехніка. Чому? Та тому, що протягом наступних п'ятнадцяти років у світі з'явиться дюжина нових професій, в основі яких будуть знання з робототехнічної галузі.
Йдеться про такі спеціальності, як:
проектувальник промислової робототехніки;
проектувальник-ергономіст;
інженер-композитник;
оператор багатофункціональних робототехнічних комплексів;
проектувальник дитячої робототехніки;
проектувальник медичних роботів;
проектувальник домашніх роботів;
проектувальник нейроінтерфейсів з управління роботами.
Самоврядні пристрої стали застосовуватися у другій половині минулого століття. Спочатку роботи працювали у сферах виробництва та досліджень, але потім успішно перекочували у сферу послуг. Безумовно, роботи на даний момент не є якимось масовим явищем, але вектор вибраний і змінити його практично неможливо. Саме тому можна говорити про те, що в найближчому майбутньому роль людини як робітника кардинально змінитися. Але як підійти до робототехніки? З чого почати свою захоплюючу подорож? Спробуємо відповісти на ці запитання.
Робототехніка для дітей
Починати освоювати ази робототехніки найкраще в ранньому віці, але це не означає, що дорослій людині шлях закритий. Справа в тому, що дитина швидше засвоює нові навички, вона не має турбот, які могли б перешкодити займатися улюбленим хобі. З іншого боку, робототехніка для дітей спрямовано вивчення конкретного предмета, тоді як професійна займається вирішенням складних завдань. Наприклад, діти та любителі можуть розбирати прості механізми, щоб зрозуміти принцип їхньої роботи, а ось зріліші фахівці створюють складні промислові маніпулятори.
Щоб зрозуміти, чи є у дитини схильність до робототехніки, достатньо купити конструктор (благо-дитячі роботи сьогодні не в дефіциті) і подивитися, чи виявляє він інтерес до процесу його складання. Якщо так, то можна підшукати гурток робототехніки, в якому дитина зможе розвинути фантазію, логіку, дрібну моторику, просторове сприйняття, терплячість та концентрацію.
Слід зазначити, що напрями в робототехніці бувають різні: програмування, електроніка, конструювання. Якщо дитині подобається збирати конструктор, швидше за все їй підходить конструювання. Займатися електронікою слід тим, кому цікаво пізнавати, як влаштована та чи інша річ. Програмування зацікавить будь-якого молодого математика.
У якому віці починати вчитися?
Ідеальний вік для старту у робототехніці 8-12 років. Раніше у дитини можуть виникнути труднощі з розумінням принципів роботи тих чи інших механізмів, а бажання вчити математику (яка вкрай необхідна складання алгоритмів, проектування схем і механізмів) у ранньому віці краще згадувати. Ну хто з нас хотів студіювати формули та теореми, коли на вулиці чудова погода, а під телевізором розташувалася Sony PlayStation? Питання риторичне.
А ось у 8-9 років діти без особливих проблем можуть розуміти та запам'ятовувати, що таке конденсатор, світлодіод, резистор. У цьому віці вони можуть освоювати поняття зі шкільної фізики, значно випереджаючи програму наших навчальних закладів.
Якщо до 14-15 років дитина не втратить інтерес до свого хобі, йому слід продовжувати займатися математикою та розпочати вивчення програмування. Поза гуртками на нього чекає багато цікавого: математичний базис, теорія механізмів і машин, реалізація алгоритмів автоматичної навігації, проектування електромеханічного оснащення робототехнічного пристрою, машинне навчання та алгоритми комп'ютерного зору (щось мене понесло).
Трохи про вибір конструкторів
Для кожної вікової групи є свої освітні платформи та конструктори, що відрізняються ступенем складності. Сьогодні на ринку представлені як зарубіжні, так і вітчизняні набори, вартість яких від 400 до 15 000 гривень.
8-11-річній дитині підійдуть конструктори від BitKit, Fischertechnik або (звичайно, в асортименті цих виробників є набори і для дорослих дітей). Наприклад, продукція BitKit спрямована на вивчення електроніки (їх конструктор Омка я тестував особисто та писав про це взимку 2016 року); Fischertechnik – наближає до справжньої розробки роботів, у наборах є і штекери, і дроти, і візуальне середовище програмування; Lego пропонує дуже відомі конструктори з цікавими та яскравими деталями, докладною інструкцією та великими можливостями.
Стандартом у галузі освітньої робототехніки є модулі Arduino, а також одноплатний комп'ютер. Для роботи з ними будуть потрібні базові навички програмування, але в кінцевому підсумку можна навчитися власними руками створювати всілякі "розумні" пристрої - від системи автоматичного поливу до сигналізації. 
Де робити робототехніку?
Курси робототехніки для дітей в Україні пропонують такі організації:
курс "Stem Fll" від First Lego League;
курс "Робо-3D Junior" від RoboUa;
курс "Робо-3D" від Lego Mindstorms;
курси на базі Arduino, Lego та Fischertechnik від Robot School;
курси для дітей від 4-х років від студії МАН;
навчальна програма від Boteon;
курс "Підготовка до польоту" від Singularity Studio;
курси від ІТ-школи "Смарт".
Самостійне навчання: чи можливо?
Для самостійного вивчення в інтернеті є багато безкоштовних онлайн-курсів. Але навряд чи такий формат підійде дитині, тому дистанційна освіта може бути привабливою виключно для дорослої людини.
Що стосується дитини, їй у допомогу крім захоплюючих та корисних наборів знадобляться книги з робототехніки, а саме:
Брага Ньютон, "Створення роботів у домашніх умовах";
Дуглас Вільямс, "Програмований робот, керований з КПК";
Оуен Бішоп, "Настільна книга розробника роботів";
Вадим Міцкевич, "Цікава анатомія роботів";
Володимир Гололобов, "З чого починаються роботи".
Таких робіт дуже багато. На жаль, робототехніка швидко розвивається та актуальність інформації у книгах застаріває. Тому під рукою завжди мають бути тематичні форуми та профільні сайти.
Що зрештою?
У результаті ми отримуємо дуже перспективний напрямок, який не варто в жодному разі ігнорувати. Якщо у вас є діти, подумайте про їх майбутнє і можливо моя стаття на Keddre стане каталізатором для пошуку відповідних гуртків.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
