Быстрый старт. Робототехника – от простого к сложному

​Технологию быстрого старта обучения робототехнике мы успешно используем более 15 лет. За эти годы множество проектов было представлено нашими лицеистами на конкурсах и научных конференциях школьников всероссийского и международного уровней. Многие ребята, прошедшие этот курс обучения, успешно продолжили обучение в технических вузах, а некоторые из них теперь с большим энтузиазмом сами обучают школьников основам робототехники.

Наша методика позволяет школьнику с малыми временными затратами ознакомиться со сложными понятиями робототехнических систем, проверить работу многих алгоритмов, создать и модифицировать конструкции роботов, с которыми они более глубоко и детально ознакомятся в вузе или на современном производстве.Инструменты быстрого старта, которые мы используем в рамках вышеупомянутой технологии, – это конструкторы LEGO Education и инженерный графический язык программирования LabVIEW. Лего-педагогика имеет международное признание, а проекты с использованием этих конструкторов выполняют студенты на начальных курсах в престижных международных технических университетах.Большое разнообразие конструкторов, появившихся в школе в последнее время, как правило, приводит к изучению новой, связанной с конкретным конструктором среды программирования. В большинстве случаев это или признанный, но строковый язык программирования, довольно сложный в использовании школьниками, или графический язык, адаптированный для школьников, но мало где применяемый в дальнейшем.Нам удалось удачным образом выбрать графический язык, который является к тому же и инженерным. Важно, что это не адаптация для детей, а язык, который довольно широко используется в современном производстве и научных лабораториях, то есть вполне востребован в возможной дальнейшей карьере заинтересованного школьника. Кроме того, он характеризуется наглядностью: программа представляется в виде схемы, понятной школьникам. По времени освоения язык программирования LabVIEW малозатратен и содержит богатые библиотеки, в частности, для работы с машинным зрением.В этом и заключается наш быстрый старт.Наша аудитория – это не только самые продвинутые и мотивированные робототехники, но также и все ученики школы. Мы занимаемся робототехникой с учащимися 5-11-х классов.Еще один важный момент – это выбор тем для ученических проектов. Мы придерживаемся основного педагогического принципа – «от простого – к сложному», а также принципа модульности. Начиная работу с довольно простых проектов по управлению роботами программируемым джойстиком, проектов со статической и динамической сортировкой, управлением пневматическим манипулятором с тремя и четырьмя степенями свободы, в дальнейшем мы переходим к более сложным социально значимым проектам.Помимо задачи формирования у школьника программно-аппаратного мышления перед нами стоит задача развивать и метапредметное мышление. Опираясь на хорошее знание школьных предметов, можно развивать метадеятельность в рамках отдельных отраслей. Отсюда и возникают темы для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок. Обучение школьника в поле той или иной отрасли непременно приведет к формированию осознанного подхода к выбору специальности и как следствие к дальнейшему успешному карьерному росту.Мы рассчитываем, что такой инженерно-отраслевой принцип позволит нам развить уже сложившиеся подходы в преподавании робототехники и одновременно даст новое направление в развитии проектной деятельности учащихся.Вышеописанная технология уже более 15 лет применяется в работе лаборатории робототехники лицея в рамках системы дополнительного образования, а с 2015 года – в основном учебном процессе на уроках робототехники в 5-х и 6-х параллелях классов.Среди последних проектов, выполненных с использованием данной технологии и отмеченных медалями и дипломами конкурсов всероссийского и международного уровней, – «Программно-аппаратный комплекс исследования придонных областей для проведения промышленного лова моллюсков букцинид», «Роботизированная транспортировка мусора с машинным зрением в современном городе» (Российская олимпиада роботов 2015, 2016 гг., Иннополис). Оба проекта разработаны с машинным зрением и совместным обследованием с использованием двух видеокамер, взаимодействием нескольких автономных мобильных роботов. Также у нас есть опыт выполнения проектов и со стереозрением.С использованием данной технологии начиная с 2006 года нами было подготовлено более 60 призеров конференций и выставок научно-технического творчества молодежи всероссийского и международного уровней. 15 лицеистов в составе сборной школьников России по робототехнике принимали участие во всемирных олимпиадах роботов WRO в Наннинге (Китай), Тайбее (Тайвань) и Йокагаме (Япония), Малайзии (Куала-Лумпур), России (Сочи).Технологии быстрого старта в робототехнике были обучены заинтересованные учителя Калининграда, Москвы, Барнаула, Красноярска, Уфы, Якутска, Челябинска, Смоленска, Подмосковья. Опыт данной работы описан в книге «Использование LEGO-роботов в инженерных проектах школьниках. Отраслевой подход» (Белиовская Л.Г., Белиовский Н.А. М.: ДМК Пресс, 2016). Также данная методика была апробирована на занятиях по робототехнике в выездных летних школах для одаренных детей России, организованных некоммерческим партнерством «Лифт в будущее». За 20 часов школьники буквально с нуля смогли создать проекты в областях энергетики, фармакологии, природопользования, исследования космоса, нефтехимии, телекоммуникаций, микробиологии, транспорта.Лидия БЕЛИОВСКАЯ, учитель информатики лицея №1557