Первые шаги в робототехнику

Цель курса: формирование современной политехнической компетенции обучающихся через обучение основам конструирования и программирования. Робототехника позволяет охватить очень большой пласт знаний и компетенций, показать ученику их взаимосвязь, развить принципиально новые навыки. Среди них и критическое мышление, и творческий подход к решению задач, работа в команде, а также – ответственность, умение систематизировать собственные действия, развитие пространственного восприятия и отношений между объектами и субъектами. Кроме того, конструируя, собирая, программируя робота, ученику требуются самые различные знания из математики, информатики, физики, инженерии, а иногда даже химии и биологии. Создание робота в формате образовательной робототехники должно приводить не просто к появлению движущейся машинки или предмета, выполняющего заданный алгоритм действий, а к реализации проекта с заранее запланированным результатом посредством робота. То есть построить прибор, который будет поливать цветы в теплице в зависимости от влажности почвы, конечно, возможно и это тоже будет результат, но намного более значимым проектом станет конструирование подобной теплицы и оснащение ее необходимыми приборами и датчиками, позволяющими получить лучший урожай. Для создания подобного оборудования ученику потребуется не просто расставить датчики и подвести привод, но разобраться с особенностями почвы, требованиями к освещенности для различных растений, вегетативным циклами и множеством других вопросов, напрямую с конструированием робота не связанными. Именно поэтому робототехника считается важным элементом STEAM-образования – модели обучения, предназначенной для совместного изучения естественных наук, математики и технологий, и в которой практика имеет приоритетное значение над теорией. В результате прохождения курса будут получены следующие образовательные результаты: представление о роботизированных устройствах и их использовании на производстве и в научных исследованиях; знакомство с представлением данных в робототехнических системах; представление о влиянии ошибок измерений и вычислений на выполнение алгоритмов управления реальными объектами (на примере учебных автономных роботов); знакомство с учебной средой составления программ управления автономными роботами и примерами алгоритмов управления, разработанными в этой среде; разработка авторского проекта по созданию робота и его применение при решении практических задач. Курс состоит из пяти модулей: Основные задачи и понятия робототехники. Конструктивные особенности роботов. Языки программирования и среды управления роботами. Разработка программ управления роботами. Авторский проект по разработке робота. Первый модуль "Основные задачи и понятия робототехники" позволит познакомиться с основными теоретическими аспектами робототехники (понятия, история робототехники). Второй модуль "Конструктивные особенности роботов" позволит Вам узнать, что современный робот представляет собой кибернетическую систему, состоящую из нескольких подсистем и познакомиться с видами механических передач, используемых в робототехническом конструкторе Lego Mindstorms Ev3 Education. Третий модуль "Языки программирования и среды управления роботами" познакомит Вас с различными видами графических и текстовых сред программирования и расскажет об их главных отличительных чертах. А также более подробно расскажет Вам о графической среде Ev3 и среде программирования Small Basic Ev3, основанной на языке Basic. Практическая часть данного модуля связана с написанием программы управления роботом на Small Basic Ev3. Четвертый модуль "Разработка программ управления роботами" также, как и предыдущий, связан с написанием программ на языке программирования, которые позволят решить задачи практического содержания, например, создать программу, которая позволит роботу двигаться вдоль черной линии. Пятый модуль "Авторский проект по разработке робота" позволяет ученикам в командах, на основе полученных знаний и опыта работы с роботами и программами к ним, разработать проект по созданию собственного робота, небольшую предысторию выбора темы и содержания проекта и аргументацию, почему был выбран именно такой робот, а также три программы, позволяющие продемонстрировать возможности робота.