Как обучать детей робототехнике и что для этого нужно

Публикация: 20.09.2022
Источник Комментарии

Как обучать детей робототехнике и что для этого нужно

В середине 2000-х робототехника уже существовала. Правда, на очень базовом уровне и в дефиците: были наборы, состоящие из электронных компонентов и конструктивных деталей, собрав которые, ребенок мог заставить свою конструкцию двигаться. Наборы включали моторы, датчики, контроллеры и программное обеспечение, на котором можно было написать программу для управления роботом. 

Тогда эту область продвигали энтузиасты. Вероятно, во главе кружков робототехники были те же люди, что в СССР вели кружки радиолюбителей.

Конструкции собирались буквально из того, что было, а прошивка для контроллера писалась на коленке. Тем не менее, этого было достаточно, чтобы участвовать в первых соревнованиях по робототехнике. Там дети и преподаватели обменивались идеями и опытом, формируя своеобразные «тренды» в робототехнике.

Но педагоги быстро поняли, что робототехника — это не просто отличное хобби и развлечение для детей, но и прекрасный способ познакомить их с современными технологиями в игровой форме. Работая с роботами, дети приобретают практические знания сразу по трем компетенциям: конструированию, электротехнике и программированию. 

  • Конструирование дает понимание, как устроен «скелет» робота, что такое механизмы и как они устроены, учит детей проектировать и моделировать роботов.
  • Электротехника — о том,, как работают электронные компоненты. По аналогии с человеческим телом, например, моторы работают как «мышцы» робота, а контроллер, подобно мозгу, подает сигнал мотору. Чем старше становятся дети, тем больше их погружают в электротехнику.
  • Программирование — тут все более-менее понятно, детей обучают создавать алгоритм действий для робота. Условно говоря, учат, на каком языке «общаться» с роботом, с помощью каких действий отдавать роботу те или иные команды.

В общем, масса полезных для современного технологичного мира знаний. Сегодня робототехника превратилась из кружка в полноценную дисциплину с программой и учебниками — и с 1 сентября этого года она стала обязательным модулем в рамках школьных уроков труда. 

Чему сегодня учат школьников роботы, какие наборы делают для них? Это все эволюционирует вместе с технологиями. В 2014 году были популярны коптеры, через пару лет — 3D-принтеры, сегодня в фокусе — компьютерное зрение и нейросети. Как сегодня создаются наборы, 

Зарождение идеи

Поиском новых идей для наборов занимается команда инженеров, программистов и аналитиков рынка: они общаются с преподавателями, собирают у них и их собственный фидбек, и пожелания детей, а также отслеживают мировые тренды разработок.

Многие из инженеров — сами педагоги.

Собранную информацию сопоставляют с последними трендами в ИТ и с запросами и требованиями к наборам от победителей соревнований по робототехнике и программированию. И уже затем переходят к созданию технического задания для новых наборов.

Главный принцип успеха прост: набор по робототехнике должен нравиться детям. Если он слишком простой, он быстро надоест. Чрезмерно сложен — пропадет желание в нем разбираться. Нужно искать баланс, ориентируясь на возраст и способности учеников.

Проверить идею и составить ТЗ

После появления идеи собирают фокус-группы. Важно проверить на педагогах и детях конкретного возраста, будет ли им интересен и полезен новый набор. И, конечно, понять, что можно изменить и доработать.

Допустим, цель набора — познакомить дошкольников с основами программирования. Тогда нужно понять: насколько интересно детям составлять программу из ярких «кубиков» на экране? Какого размера должны быть детали? Для набора, который знакомит старшеклассников с промышленными манипуляторами, надо определиться: сколько степеней свободы нужно предусмотреть, какие будут исполнительные устройства, сколько там нужно моторов и так далее. 

После фокус-группы, если она прошла хорошо, начинается подготовка подробного ТЗ. Там мы указываем: 

  • какие компоненты нужны;
  • какого они должны быть размера и цвета;
  • как они должны выглядеть в целом;
  • какое понадобится ПО;
  • какие нужны моторы и датчики и т. д.

После того, как ТЗ готово и согласовано, приступают собственно к разработке.

Воплощение идеи в жизнь

Над созданием каждого нового набора трудится большая команда: 

  • инженеры — они проектируют контроллеры, датчики и различные исполнительные устройства;
  • конструкторы и 3D-моделировщики;
  • разработчики программного обеспечения; 
  • методисты — разрабатывают учебно-методический комплекс;
  • тестировщики и многие другие.

Как работает вся эта команда?

От описания — к реальным компонентам

Когда ТЗ готово, в дело вступают инженеры. Они прорабатывают состав набора, проектируют каждую деталь, моделируют варианты использования и выясняют, какие понадобятся устройства. 

Допустим, для одного набора придется разработать новую плату. Для другого — найти или разработать более мощные моторы. А может, нужно изобрести новые способы подключения датчиков к контроллеру — такие, чтобы было понятно и ребенку. 

На этом этапе не только придумывают все электронные модули. Нужно их разработать, произвести, а потом протестировать на практичность и износостойкость. И самое интересное — проверка боем: насколько модуль сложен в подключении и взаимодействии с ними? Смогут  ли дети определенного возраста с ним работать?

Нужно создать «язык», на котором дети смогут «общаться» с роботом

Разрабатываем программное обеспечение

Даже самый продуманный набор без команд управления — мертвый «кирпич». Нужно создать «язык», на котором дети смогут «общаться» с роботом, — то есть разработать среду программирования, где дети будут писать алгоритмы для своих роботов. И тут вслед за инженерами в дело вступают программисты.

Как должно выглядеть программное обеспечение, с помощью которого ребенок сможет сам написать программу управления роботом? Конечно, оно должно соответствовать возрасту учеников. Существуют наборы для детей от четырех лет — никто, безусловно, не станет учить их Python. 

Для самых юных робототехников есть визуальное ПО. Это очень просто: каждому действию робота, например, «включить мотор» или «зажечь светодиод», — соответствует яркий блок в интерфейсе. Дети выстраивают эти блоки в определенном порядке — и так собирают код, как пазл. 

Тем, кто постарше, подойдет классический вариант. Дети учатся программировать по-настоящему — пишут команды роботу текстом. 

В помощь наставнику: учебно-методический комплекс 

Создать набор и ПО к нему — это одна часть задачи. Но нужно ведь еще научить детей этим пользоваться. А чтобы педагоги могли учить детей, нам нужно сначала обучить самих педагогов — или как минимум предоставить им методические материалы.

В учебнике должны быть, во-первых, основы робототехники. Во-вторых, инструкция к конкретному набору: как работать с этим датчиком, какие команды нужны для программирования, что обозначает каждый цветной блок или текстовая команда. Наконец, есть блок именно для учителей: там рассказывается, как вести урок, как выстроить весь курс и лучше подать материал.

Новый набор почти готов

Как долго создается новый набор? Зависит от всех предыдущих этапов, особенно — от работы инженеров. А в последнее время — еще и от доступности компонентов. Так что этот процесс может занять месяцы, а может — годы. 

Допустим, в процессе производства нового набора выяснилось, что закончился какой-то конденсатор, и ни его, ни аналога ему нельзя заказать нигде в мире. Тогда приходится разрабатывать часть набора заново. 

После того, как все составляющие готовы, протестированы и обеспечены методическими пособиями, вновь собирается фокус-группа. Преподаватели, специалисты по робототехнике и студенты вузов знакомятся с набором, работают с ним, говорят свои замечания. И вот, после устранения всех ошибок, набор наконец уходит в производство. 

Но на этом работа с ним не прекращается. Постоянно собирают обратную связь — от преподавателей робототехники, от самих учеников, — и выясняют, что можно улучшить. В какой-то момент возникает понимание, что назрела необходимость в новом наборе. Тогда цикл повторяется: фокус-группы, ТЗ, команда разработчиков — и производство новой версии набора.

Робототехника позволяет детям узнать, как устроен мир современных вещей, и прикоснуться к технологиям будущего. Для юных инженеров, программистов, конструкторов и изобретателей уроки робототехники — это, возможно, первое знакомство с делом всей их жизни. И наборы для роботов, которые они получат сегодня, определяют, какие фантастические технологии они изобретут в будущем. 

Школа не может себе позволить приобрести оборудование, которое стои́т на заводах и сто́ит миллионы. Да это и не нужно. Написав программу для простенького робота, который обходит препятствия, ребенок разберется, как действует робот-пылесос. А манипуляторы из набора — прекрасная возможность разобраться, что такое станки с программным управлением и автоматизированные сборочные линии. 

В общем, создавать новые наборы для робототехники — важная работа, которая прямо влияет на технический прогресс и уровень знаний детей. Это сложный, а порой длительный процесс. Этим занимаются десятки людей — в основном это молодые энтузиасты, которые еще вчера сами ходили в кружок робототехники.

Читать далее:

Огромный спутник может затмить все звезды и планеты на ночном небе

Китай заявил, что через 6 лет у них будет термоядерная энергия

Разработан генератор для ветряных электростанций без дорогих магнитов


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
20
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

Кажется, что сталь — понятный материал, от которого сложно добиться новых свойств. Но это не так:...
28.09.2022
Первые исследователи и путешественники, прибывшие в Антарктиду, вынуждены были передвигаться по...
26.09.2022
Только за март — май этого года свыше двухсот ИТ-компаний, связанных с технологиями и...
22.09.2022
По данным Института Гэллапа, отсутствие мотивации у сотрудников и стресс ежегодно обходятся мировой...
14.09.2022
Оказалось, что цветы появились на Земле на 100 млн лет раньше, чем предполагалось. Разбираемся,...
12.09.2022
Рынок e-pharm в России набирает обороты. По данным исследований, 63% покупателей лекарств примерно...
09.09.2022
Каждый день во всем мире взламывают 30 000 сайтов, за 2021 год об утечках заявляли 22 млрд раз. Но...
07.09.2022
Искусственный интеллект все чаще используют в сельском хозяйстве. Теперь алгоритмы умеют определять...
05.09.2022
Кажется, что весь интернет — в курсах для айтишников, и у каждого есть знакомый, который начал...
02.09.2022
Если раньше блогеры призывали ставить лайк под роликом и жать колокольчик, то теперь они просят...
31.08.2022
Растущая онкозаболеваемость вносит все больший «вклад» в общественное здравоохранение большинства...
29.08.2022
Дети и подростки быстро увлекаются новым, — особенно если это бодро подать. Поэтому научные...
24.08.2022
Квантовые технологии везде — кажется, что они способны на что угодно и разовьют вычисления так, что...
22.08.2022
Для разработчиков важно адекватно оценить планы и сравнить их с продуктом, который получается в...
15.08.2022
Одни исследователи считают, что 3D-печать — это мода, которая ничем не поможет отрасли, другие —...
12.08.2022
Удобные приложения, смски о движении средств, онлайн-оплата счетов и сервис без походов в офис —...
10.08.2022
Согласно Wall Street Journal, рынок NFT упал на 90%. Но это означает, что рухнули только...
05.08.2022
Первое изделие на 3D-принтере напечатали 1983 году — это была небольшая емкость в виде чаши. Сейчас...
01.08.2022
Правительства десятков стран и корпорации нанимают выдающихся ученых при финансовой поддержке в...
29.07.2022
Интерфейс — это средство взаимодействия между пользователем и программой, которое должно быть...
26.07.2022
С каждым годом информации в интернете становится все больше: в 2021 году пользователи в минуту...
25.07.2022
Некоторые называют Большой адронный коллайдер величайшим творением человечества, а другие не...
22.07.2022
Время людей с телефонами и планшетами уже превышает время без них — это примерно 5-6 часов. А 11%...
20.07.2022
В 2022 году Роспотребнадзор опубликовал рейтинг по самым загрязненным регионам России, и...
18.07.2022
Только 26% владельцев малого бизнеса в США получили университетское образование, дальше учились еще...
13.07.2022
Считается, что машинное обучение — это очень сложно и дорого, а для того, чтобы обучить ИИ, нужно...
08.07.2022
Бот в контакт-центре умеет выполнять много задач: подтверждать запись, напоминать о доставке,...
07.07.2022
ITIL® — совокупность лучших практик по предоставлению ИТ-услуг. Однако компания PeopleCert, которая...
05.07.2022
Строительная индустрия пока слабо цифровизирована, но спрос на digital-продукты в ней растет. Уход...
15.06.2022
Голосовые интерфейсы все глубже проникают в бизнес-процессы, и сегодня удивить пользователя может...
10.06.2022
Многие компании сейчас работают над тем, чтобы сделать места, где живет человек, экологичными....
07.06.2022
Об отказе от cookies в СМИ писали еще в 2014 году: им пророчили смерть VentureBeat и TechCrunch,...
06.06.2022
С 24 февраля 2022 года Запад ввел санкции против России, в связи с чем многие зарубежные бренды...
02.06.2022
Naked-Eye-эффект — это новая разновидность техник 3D-дизайна, которую в последнее время часто можно...
27.05.2022
Сегодня к ИТ-отрасли приковано пристальное внимание: в условиях цифровой экономики именно эта сфера...
26.05.2022
Сейчас, когда многие зарубежные игроки, которые поставляли решения для highload-проектов, уходят с...
24.05.2022
Мы живем во времена, когда перемены происходят с молниеносной скоростью. Реальность меняется,...
23.05.2022
За последние два года миллионы игроков-любителей заново открыли для себя шахматы. Рост интереса к...
20.05.2022
На расширенном заседании ИТ-комитета Государственной Думы глава Минцифры Максут Шадаев отметил, что...
19.05.2022
Еще 10 лет назад никто не мог представить, что нейронные сети смогут генерировать картинки, которые...
18.05.2022
Синергия физиков и айтишников стала неизбежной историей: исследователи, работающие на Большом...
16.05.2022
Что делали врачи-нейрохирурги и неврологи, когда у них еще не было томографа? Как The Beatles...
11.05.2022
Особенность современного бизнеса в том числе — в том, что он все чаще строится на технологических...
05.05.2022
Магомед-Амин Идилов должен был пойти по стопам своей семьи — в бизнес. Неожиданные события изменили...
29.04.2022
Слова «криптовалюта», «криптоинвестирование» и NFT прочно вошли в жизнь человечества. Но, как и...
28.04.2022
По данным исследования «Хабр Карьера», 47% ИТ-специалистов находятся в поисках работы, а Gartner...
26.04.2022
Олег Мансуров из Success Rockets рассказал «Хайтеку» о том, как даже небольшие компании теперь...
12.04.2022
Огромная и прочная мировая индустрия сотовой связи уже несколько лет балансирует на грани кризиса....
08.04.2022
Хронические заболевания — серьезный вызов современному обществу. Пациенты нуждаются в постоянном...
07.04.2022
Взрослые пациенты с рецидивирующими B-клеточными лимфомами еще до недавнего времени относились к...
04.02.2022