Актуальность изучения лего робота учащимися в современной школе (на примере lego mindstorms ev3)

Соломатова Е.И., учитель информатики

МБОУ «Федоровская СОШ№2 с углублённым изучением отдельных предметов»

АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ ЛЕГО РОБОТА УЧАЩИМИСЯ

В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

(НАПРИМЕРЕ LEGO MINDSTORMS EV3)

Современный уровень развития науки и техники способствуют тому, что человек нуждается в больших знаниях и умениях. Для их получения требуется новые области знаний на тех этапах, на которых ранее это было невозможно.

В нашем очень быстро развивающемся мире робототехника играет огромнейшую роль. Сегодня существует масса роботов, начиная с тех, которые производят в обычной промышленности, для выполнения различных механических задач, поисково-спасательных роботов, которые спасают жизни людей, ползая под обломками разрушенных строений, до межпланетарных роботов-исследователей, которые зондируют просторы бесконечного космоса. Вполне логичным можно считать тот факт, что некоторые роботы стали активно применяться в образовательном процессе, например:

корейская компания Robotis создали конструктор OLLO,Bioloid, HovisLite, RoboRobo;

немецкая фирмаХакспейс Neuronсоздала конструкторFischertechnik,Robotics;

российская компания КиберТехсоздали конструктор ТРИК;

самые распространенные являются конструкции датской компаниейLEGO -WeDo и LegoMindstorms (трех поколений).

Lego роботы представляет собой конструктор, который помогает в курсе технологии средней школы понять основы робототехники, в курсе информатики – наглядно реализовать сложные алгоритмы, реализовать свои знания в механике и механических передач, принципов их работы, основы физики, элементы математической логики, основы автоматического управления и ряда других дисциплин технологического уровня. Используя Lego-роботы на уроках, дети учатся основам работы с компьютерными программами и алгоритмами, создают «умных» роботов, на примере третьего поколения робота LegoMindstormsEV3.

L egoMindstormsEV3 — робототехнический конструктор нового поколения. Он состоит из программного блока EV3, четырех сенсоров, трех интерактивных сервомоторов (два больших и маленький), аккумулятор, соединительные кабели, а также 594 конструктивных Lego-элементов – балки, оси, зубчатые колеса, штифты, кирпичи, пластины и др. А именно (см. рис.1):

Рис.1. КонструкторLegoMindstormsEV3

Программный блок EV3 — самый главный элемент в работеMindstorms, это микрокомпьютер снабженный входными портами для датчиков и выходными портами для исполнительных устройств, делающий робота программируемым, интеллектуальным, способным принимать решения.

Датчик расстояния (ультразвуковой) — помогает роботу измерять расстояние до окружающих предметов, избегать препятствий и реагировать на движение других объектов.

Датчик цвета\освещённости— позволяет роботу реагировать на изменение цвета и освещённостиповерхности.

Датчик касания — дают роботу возможность «ощущать» окружающие его препятствия (можно запрограммировать датчик касания так, чтобы действия робота зависели от того, нажата кнопка датчика или отпущена).

Датчик гироскоп — определяет вращательное движение. Если вы вращаете гироскопический датчик по направлению стрелок на корпусе датчика, то датчик сможет определить скорость вращения в градусах в секунду.

Интерактивные сервомоторы — три интерактивных сервомотора оснащены встроенными датчиками оборотов, которые управляют мощностью моторов, измеряют и задают различную скорость вращения, обеспечивая высокую точность движений робота.

В микрокомпьютереEV3 можно как самим создавать программы, так и использовать программное обеспечение. Программное обеспечениеLegoMindstormsEV3 дает возможность программировать роботов EV3 при помощи USB-кабеля или Bluetooth соединения. Помимо этого, благодаряBluetooth можно управлять роботом с помощью мобильного телефона.

Данная программа представляет собой среду визуального (графического) программирования. Программное обеспечение LegoMindstormsEV3 имеет очень понятный, интуитивный интерфейс, который основан на иконках (см. рис.2).

Рис. 2. Среда программированияLegoMindstormsEV3

Для того, чтобы создать программу, требуется нарисовать последовательность иконок, которые показывают то или иное действие. Данное программное обеспечениепозволяет и учителям, и ученикам легко ориентироваться в программной среде, которое имеет структуру «низкий - высокий», что позволяет программировать на всех уровнях, от новичка до эксперта. Это делает программное обеспечение подходящим как 8-летним детям, так и для старшеклассникам.

К сожалению, в программе общеобразовательной школы пока нет такого раздела как Робототехника, хотя это направление очень востребовано в настоящее время. Но, не смотря на это, уже сейчас в некоторых школах активно применяют LegoMindstorms в образовательном процессе, но их достаточно мало. Реализуется это обучение в общеобразовательных школах в виде кружков, факультативов или внеурочной деятельностью, тем самым позволяет преподавателям научить учащихся самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этой цели знания из разных областей, уметь прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения. Например, для учащихся младших классов,LegoMindstormsEV3, при собирании разнообразных элементов в цельную конструкцию, помогает развивать у детей креативное мышление, фантазию, воображение и моторику (см. рис.3).

Рис. 3. Деятельность учащихся в ФСОШ №2

Для учащихся средней школы конструктор Lego представляет большие возможности для поисковой и экспериментально-исследовательской деятельности, благодаря его технологии, а именно: разнообразие деталей (большое количество деталей – кирпичики, кубики, овальные формы, столбики, колеса, панели, горки и т. д.), своеобразие креплений (крепление происходит почти без физических усилий, но достаточно прочно). Для учащихся старших классов способствует к созданию собственных проектов, не похожих на другие.

Так же существуют различные игровые формы проведения занятий, практико-ориентированность при постановке задач для последующих технологических решений, интерес к технологическому конструированию, визуалиция этапов программирования модели с помощью программной среды Lego Mindstorms.

Можно придумать много разнообразныхзадач на построениеданного конструктора иего программирования, тем самым заинтересовать учащихся к данному предмету, например будь это информатика, программирование, физика и так далее. Занятия робототехникой дают возможность организовать индивидуально-проектную и научно-исследовательскую деятельность учащихся. Элементы игры, которые несомненно присутствуют в первоначальном знакомстве и мотивируют ребенка, очень естественно подводят его к познанию сложных фундаментальных основ взрослого конструирования и программирования. Таким образом, несмотря на использование в робототехническом оборудовании конструктора Lego, данное учебное оборудование позволяет реализовывать достаточно серьезные проекты.

Проекты, выполненные на базе подобного оборудования, участвуют в специализированных выставках Робототехники Международного и Всероссийского уровня, в региональных и международных, всемирных робототехнических олимпиадах, так например, в Сургуте каждый год проходит выставка «Юные техники – БУДУЩЕЕ инновационной России», в Лянторе - «Робофест», где участие принимали 17 команд из шести учебных организаций. Олимпиада состояла из трех конкурсов (кегельринг, биатлон, траектория).

Таким образом, организация занятий с использованием учебного оборудования Lego Mindstorms является высокоэффективным средством обучения и воспитания учащихся, поддерживающим инновационные процессы в школе.

Cписок использованной литературы

Кочетов, В.А. Образовательная роботехника [Электронный ресурс] / В. А. Кочетов. – URL:http://www.opendass.ru/node/151904/

Образовательные конструкторы. Датчики HiTechnic к микрокомпьютеру NXT [Электронный ресурс] / INT институт новых технологий. - URL:http://www.int-edu.ru/intex/php?m1=445&m2=08ms=2/

Лапков А. В.Технологическая подготовка учащихся через изучение Лего-технологии [Электронный ресурс] / Лапков А. В. – URL:

http://www.fkgpu.ru/doc/perspektiva2/rep_01.doc

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/228646-aktualnost-izuchenija-lego-robota-uchaschimis