Как устроен кружок робототехники

Вы отдали ребёнка в кружок робототехники, но ничего не понимаете в роботах? Не беда! Наш блогер, педагог дополнительного образования Валерий Павленко, расскажет, как построено обучение в кружке робототехники, с чего надо начать и зачем нужны виртуальные модели.

Часто происходящий между учеником-новичком и педагогом в коллективе «Робототехника» диалог:

— Дайте мне конструктор, я соберу робота.

— Какого робота ты хочешь собрать?

— Пока не знаю.

На занятиях ученик получает первичные знания по конкретным конструкторским наборам и приложениям для программирования и виртуальной сборки. Тем не менее он ещё не владеет методиками работы по созданию технических изделий, как того требует современное производство. Ученик должен осознать, что конкретно он желает сделать, исходя из имеющихся конструкторов. Далее он делает виртуальную сборку своей идеи, которая становится проектом, научно-технической работой. Если работа по конструированию будет выполняться из деталей LEGO Mindstorms NXT или EV3, то виртуальная сборка будет проводиться в приложении LEGO Digital Designer (LDD).

Возьмём для рассмотрения конкретный проект, «Научно-техническая работа по конструированию и программированию спортивного робота с возможностью использования методики его создания в образовательном процессе», выполненный учеником седьмого класса.

На первом фото изображено робототехническое изделие, которое возможно применять на практике, в технических соревнованиях по сумо и кегельрингу краевого и российского уровня «Робофеста». Это изделие представлено как конечный технический продукт.

На втором фото представлена виртуальная сборка робототехнического изделия, с которой и началась вся практическая работа. Скриншот взят с рабочего стола компьютера, на котором обучаемый при помощи приложения LDD собрал своё изделие из виртуальных деталей конструктора LEGO Mindstorms NXT 9797, которое позже было собрано из реальных деталей.

Виртуальная сборка технического изделия позволяет работать над техническим проектом дома и когда наличие реальных конструкторских наборов ограниченно в классе. Методика позволяет научить детей работать с подобными и более сложными программами моделирования до поступления в высшее учебное заведение.

Приложение для виртуальной сборки изделия позволяет в ручном режиме или автоматически показывать процесс сборки изделия, что становится важнейшим методическим элементом обучения.

Скриншот (фото 3) взят из приложения для программирования в LEGO Mindstorms NXT Education. На нём изображена основная часть созданной программы. Запрограммирована работа двух сервомоторов «В» и «C», которые функционируют под воздействием датчиков расстояния — локатора и датчика освещённости. Локатор действует по принципу излучения ультразвука и приёма отражённого сигнала от препятствия, «увидел» — атакует или уходит. Датчик освещения одним светодиодом освещает рабочую поверхность полигона, а фототранзистором воспринимает отражённый свет от тёмной или светлой поверхности, что позволяет изделию не пересекать, в зависимости от программы, тёмную или светлую полосы полигона (ринга).

Если ученик работает над своим проектом, используя платформу Arduino, то виртуальную сборку он проводит при помощи приложения Fritzing, а программирует в среде разработки Arduino IDE.

Рассмотрим второй проект, созданный девятиклассником по той же методике и для тех же целей, но на другой технической и программной платформе: «Научно-техническая работа по конструированию и программированию блока умного дома „погода + дата + время“ с возможностью использования методики его создания в образовательном процессе».

В базе данных не оказалось датчика температуры, но это просто сделать при реальной сборке схемы. Создаём виртуальную сборку своего изделия, затем собираем схему из реальных деталей и приступаем к программированию.

В соответствии с виртуальной сборкой собираем из реальных деталей и блоков реальную схему, как показано на пятом фото. Внимательно следим за правильностью подключения проводников к пинам, разъёмам, всех электронных плат. Учитываем полярность электропитания всех плат, электронных блоков и элементов. По необходимости нужно припаять штыревые гребёнки к разъёмам электронных плат, блоков и элементов для более жёсткого и надёжного соединения.

Чтобы приступить к программированию изделия, необходимо выполнить следующие действия:

• установить необходимые приложения, библиотечные базы, драйвера и порт;
• соблюдать структуру написания скетча (программы) в соответствии с простыми рекомендациями;
• правильно указывать названия всех датчиков, блоков и электронных плат;
• стараться писать программу так, чтобы её могли повторить быстро и правильно ученики младшего возраста;
• при большой сложности программ нужно для всех функций писать однострочные и многострочные комментарии;
• в начале освоения программирования применять шаблоны, менять их.

При ограниченном техническом оснащении кружков, особенно в провинции, такая методика позволит занять техническим творчеством большее количество детей и проводить занятия по методикам, близким к промышленным реалиям.

И школьники, и педагог могут применить эту технологию, используя созданные бумажные и электронные плакаты, в образовательном процессе учеников других групп и учеников групп нового набора.

Работа может проводиться учениками дома после занятий, во время каникул, карантина.

Применение электронных и бумажных плакатов позволяет проводить защиту своих проектов на образовательных мероприятиях и уроках по принципу стендовой (постерной) защиты.

Этот же материал может быть предложен педагогом в качестве раздаточного, в виде листов формата А3–А4, в который частично или полностью входит информация c плакатов. Практически весь класс становится своеобразным стендом с информационными плакатами для обучаемых.

Методика воспитания

С одной стороны, ученик, который готовит проект, сам не замечает, что подвластен воздействию честолюбия в самом хорошем смысле этого слова. Он хочет быть первым, ждёт похвалы, оценки — это нормально. С другой стороны, ученик, который пока не сделал подобных работ, задаёт себе вопрос: «Чем я хуже? Сделаю лучше!»

Применяйте в своей работе представленный материал и добивайтесь более высоких результатов!