Первый урок по робототехнике. Конспект открытого урока по курсу «Образовательная робототехника

Сегодня занятия робототехникой становятся очень популярными. Школьникам такие уроки помогают сформировать и развить критическое мышление, научиться творчески подходить к процессу решения задач различного уровня сложности, а также получить навыки работы в команде.

Новое поколение

Современное образование переходит на новый виток своего развития. Многие педагоги и родители ищут возможность заинтересовать детей наукой, привить любовь к обучению и зарядить желанием творить и мыслить неординарно. Традиционные формы изложения материала уже давно утратили свою актуальность. Новое поколение не похоже на своих прародителей. Они хотят учиться живо, интересно, интерактивно. Это поколение легко ориентируется в современных технологиях. Дети хотят развиваться так, чтобы не только идти в ногу со стремительно развивающимися технологиями, но и непосредственно участвовать в этом процессе.

Многие из них интересуются: «Что такое робототехника? Где этому можно учиться?».

Образование и роботы

Эта учебная дисциплина включает в себя такие предметы, как конструирование, программирование, алгоритмику, математику, физику и другие дисциплины, связанные с инженерией. Ежегодно проводится World Robotics Olympiad (всемирная олимпиада по робототехнике - WRO). В образовательной сфере - это массовое соревнование, позволяющее лучше узнать, что такое робототехника для тех, кто впервые сталкивается с подобным предметом. Оно дает возможность попробовать свои силы участникам более чем из 50 стран. На соревнования съезжаются порядка 20 тысяч команд, в состав которых входят дети от 7 до 18 лет.

Основная цель WRO: развитие и популяризация НТТ (научно-технического творчества) и робототехники в молодежной и детской среде. Подобные олимпиады являются современным образовательным инструментом XXI века.

Новые возможности

Чтобы дети лучше понимали, что такое робототехника, на соревнованиях применяются теоретические и практические навыки, полученные на занятиях в рамках клубной работы и школьной программы по изучению естественно-научных предметов и точных наук. Увлеченность робототехнической дисциплиной постепенно перерастает в желание глубже узнать такие науки, как математика, физика, информатика и технологии.

WRO - это уникальная возможность для ее участников и наблюдателей не только узнать глубже что такое робототехника, но и развить в себе навыки творчества и критического мышления, которые так необходимы в XXI веке.

Обучение

Интерес к образовательной дисциплине робототехнического направления растет с каждым днем. Материальная база постоянно улучшается и развивается, многие идеи, еще недавно остававшихся мечтой - сегодня реальность. Изучение предмета «Основы робототехники» стало возможным для большого числа детей. На уроках ребята учатся решать задачи с ограниченными ресурсами, обрабатывать и усваивать информацию, а также использовать ее в правильном русле.

Дети учатся легко. Современное подрастающее поколение, воспитывающееся на различных гаджетах, как правило, не имеет трудностей в освоении дисциплины «Основы робототехники», при условии наличия желания и тяги к новым знаниям.

Нужно что даже взрослых людей сложнее переучивать, чем научить чистые, но жаждущие детские умы. Положительной тенденцией есть колоссальное внимание к популяризации робототехники в молодежной среде со стороны правительственных органов России. И это понятно, так как задача модернизации и привлечения молодых специалистов - это вопрос конкурентоспособности государства на международной арене.

Важность предмета

Сегодня актуальным вопросом Министерства образования стоит введение образовательной робототехники в круг школьных дисциплин. Она считается важным направлением развития. На уроках технологии дети должны получать представления о современной сфере развития техники и конструирования, которые дают им возможность самим придумывать и строить. Не обязательно всем ученикам становиться инженерами, но возможность должна быть у каждого.

Вообще, уроки робототехники крайне интересны детям. Это важно понимать всем - и учителям, и родителям. Такие занятия дают возможность увидеть другие дисциплины в ином свете, понять смысл их изучения. А ведь именно смысл, понимание того, зачем это нужно, движет умами ребят. Его отсутствие сводит на нет все усилия учителей и родителей.

Важным фактором является то, что обучение робототехнике - процесс не напрягающий и всецело поглощающий детей. Это не только развитие личности ученика, но и возможность уйти от улицы, неблагоприятной обстановки, праздного времяпровождения и влекущих за ним последствий.

Происхождение

Само название робототехники происходит от соответствующего английского robotics. которая занимается разработкой технических автоматизированных систем. На производстве она является одной из главных технических основ интенсификации.

Все законы робототехники, как и сама наука, тесно связаны с электроникой, механикой, телемеханикой, механотроникой, информатикой, радиотехникой, электротехникой. Сама робототехника подразделяется на промышленную, строительную, медицинскую, космическую, военную, подводную, авиационную и бытовую.

Понятие «робототехника» впервые в своих рассказах использовал писатель-фантаст Это было в 1941 году (рассказ «Лжец»).

Само слово «робот» придумали в 1920 году чешский писатели и его брат Йозеф. Оно вошло в научно-фантастическую пьесу «Россумские универсальные роботы», которая была поставлена в 1921 году и пользовалась большим зрительским успехом. Сегодня можно наблюдать, как линия, обозначенная в пьесе, получила широкое развитие в свете научно-фантастической кинематографии. Суть сюжета: хозяин завода занимается разработкой и наладкой выпуска большого числа андроидов, способных работать без отдыха. Но эти роботы в итоге восстают против создателей.

Исторические примеры

Интересно, что зачатки робототехники появились ещё в античные времена. Об этом свидетельствуют останки движущихся статуй, которые были изготовлены в I веке до н.э. Гомер писал в «Илиаде» о сотворенных из золота служанок, способных говорить и мыслить. Сегодня разум, которым наделяют роботов, получил название - искусственный интеллект. Кроме того, древнегреческому инженеру-механику Архиту Тарентскому приписывают разработку и создание механического летающего голубя. Это событие датируется приблизительно 400 годом до н.э.

Таких примеров большое множество. Они хорошо раскрыты в книге Макарова И.М. и Топчеева Ю.И. «Робототехника: история и перспективы». В ней в популярной форме рассказано об истоках современных роботов, а также очерчена робототехника будущего и соответствующее развитие человеческой цивилизации.

Типы роботов

На современном этапе важнейшими классами роботов широкого назначения являются мобильные и манипуляционные.

Мобильный — это автоматическая машина с движущимся шасси и управляемыми приводами. Эти роботы могут быть шагающими, колёсными, гусеничными, ползающими, плавающими, летающими.

Манипуляционный — это автоматическая стационарная или передвижная машина, состоящая из манипулятора с несколькими степенями подвижности и программным управлением, выполняющим двигательные и управляющие функции в производстве. Такие роботы бывают в напольном, портальном или подвесном виде. Наибольшее распространение они получили на приборостроительных и машиностроительных производствах.

Способы перемещения

Большое распространение получили колёсные и гусеничные роботы. Перемещение шагающего робота представляет нелегкую задачу динамики. Такие роботы пока не могут иметь устойчивого движения, присущего человеку.

Относительно летающих роботов можно сказать, что большинство современных самолётов как раз ими являются, но управляются они пилотами. В то же время автопилот может контролировать полёт на всех стадиях. К летающим роботам относятся и их подкласс - крылатые ракеты. Такие аппараты имеют небольшой вес и выполняют опасные миссии, вплоть до ведения огня по команде оператора. Кроме того, есть проектные аппараты, способные к самостоятельному ведению огня.

Существуют летающие роботы, использующие методы движения, которые используют пингвины, медузы и скаты. Этот способ перемещения можно увидеть у роботов Air Penguin, Air Ray, Air Jelly. Их производит компания Festo. А вот роботы RoboBee используют методы полёта насекомых.

Среди ползающих роботов есть ряд разработок, подобных по перемещению червям, змеям и слизням. При этом робот использует силы трения на шероховатой поверхности или кривизну поверхности. Подобное перемещение полезно для узких пространств. Такие роботы нужны для поиска людей под обломками разрушенных зданий. Змееподобные роботы способны к перемещению в воде (такие, как ACM-R5 производства Японии).

Перемещающиеся по вертикальной поверхности роботы, используют такие подходы:

• подобные человеку, который взбирается на стену с выступами (Стэнфордский робот Capuchin);
• подобные гекконам, снабжённых вакуумными присосками (Wallbot» и Stickybot).

Среди плавающих роботов существует много разработок, перемещающимся по принципу подражания рыбам. Эффективность такого движения на 80% превосходит эффективность движения с гребным винтом. Подобные конструкции имеют низкий уровень шума и высокую маневренность. Этим они вызывают большой интерес у исследователей подводного пространства. К таким роботам относятся модели Эссекского университета - Robotic Fish и Tuna, разработанный институтом Field Robotics. Они смоделированы по движению, характерному для тунца. Среди роботов, имитирующих движение ската известна разработка фирмы Festo: Aqua Ray. А робот, движущийся как медуза, - это Aqua Jelly от того же разработчика.

Кружковая работа

Большинство кружков по робототехнике ориентированы на начальную и среднюю школу. Но и дети дошкольного возраста не обделены вниманием. Главную роль здесь играет развитие творчества. Дошкольники должны научиться мыслить свободно и воплощать свои идеи в творчестве. Именно поэтому занятия по робототехнике в кружках для детей до 6 лет направлены на активное использование кубиков и простых конструкторов.

Школьная программа, безусловно, усложняется. Она дает возможность познакомится с различными классами роботов, попробовать себя на деле, углубиться в науку. Новые дисциплины раскрывают потенциальные возможности ребенка для получения профессиональных навыков и знаний в выбранной области инженерии.

Робототехнические комплексы

Современное развитие робототехники находится в такой стадии, что, кажется, вот-вот произойдет мощный рывок в робототехнологиях. Это так же, как с видеосвязью и мобильными гаджетами. Еще недавно все это казалось недоступным для массового потребления. А сегодня - это обыденность, переставшая удивлять. Зато каждая выставка робототехники показывает нам фантастические проекты, которые захватывают дух человека от одной только мысли об их внедрении в жизнь общества.

В системе образования позволяют реализовать программу с применением проектной деятельности именно комплексные установки из роботов, среди которых популярны:

Управление

По типу управления системы бывают:

• биотехническими (командные, копирующие, полуавтоматические);
• автоматические (программные, адаптивные, интеллектуальные);
• интерактивные (автоматизированные, супервизорные, диалоговые).

К основным задачам управления роботами относятся:

• планирование движений и положений;
• планирование сил и моментов;
• идентификация динамических и кинематических данных;
• анализ динамической точности.

Большое значение в сфере робототехники имеет развитие методов управления. Это важно для технической кибернетики и теории автоматического управления.

Вокал, иностранные языки, вышивание крестиком или роботы? В помощь сомневающимся родителям эксперты Smartbabr приводят аргументы «за» робототехнику.

Занятия робототехникой помогают развивать логическое и системное мышление, а также творческие способности. Даже если ваш ребенок не станет инженером и умение управлять роботом ему не понадобится, то понимание как работает автоматическое устройство и опыт конструирования обязательно пригодятся в другой деятельности, какую бы профессию ребенок не выбрал в будущем.

Сейчас школьное образование в основном формальное. Оно не позволяет человеку успешно строить свою жизнь в сложном техническом мире. Благодаря робототехнике ребенок на практике знакомится с черчением, 3D-моделированием, конструированием, постигает трехмерное восприятие пространства и многое другое. Словом, учится думать не только «головой», но и «руками». А так же одновременно: и головой, и руками.

На кружках по робототехнике старшеклассники видят в действии физические законы. Ученики 5-7 классов решают интересные геометрические и математические задачи. Детсадовцы и ребята из начальной школы занимаясь робототехникой развивают такие, как моторика, внимание и умение работать в группе.

Если робототехнику добавят в основную программу, даже в рамках предмета технологии, ее смысл начнет теряться. Сегодня школы тратят время и ресурсы выборочно. Например, многие образовательные учреждения не поддерживают одаренных детей, хотя есть соответствующие государственные программы и их реализация входит в задачи школы. Да и уроки технологии преподают не везде. Есть вероятность, что похожее произойдет и с занятиями по робототехнике: формально они будут, но будут ли полезны - спорный вопрос. Конечно, возможны исключения и где-то промелькнет великое, хорошее.

Но в любом случае для одаренных, заинтересованных в изучении робототехники ребят кружки подходят больше, так как помогают уйти глубже. Поэтому даже если робототехнику введут в основную школьную программу, отказываться от кружкового движения нельзя.

Я считаю, что занятие робототехникой очень сильно развивает логику, повышает системность мышления, все это так же влияет на степень осознанности в принимаемых решениях. Сама сборка роботов может помочь в развитии мелкой моторики рук. Дети так же получают знания не только о том, как устроены роботы, но и как функционируют уже действующие системы. Данный навык поможет им в будущем при проектировании своих собственных систем в любой отрасли, ведь набор правил и ограничений есть в любом виде деятельности.

Уверен, что изучать робототехнику, хотя бы в каких-то простых и наглядных примерах можно начинать уже с 5-6 лет. Ребенок в этом возрасте уже досточно полно осознает свои действия, а так же обладает мышлением, которое еще не успело «зарости» шаблонами. В этом возрасте дети очень открыты и просто фонтанируют идеями и креативом. Взгляните хотя бы на их рисунки. Все это может способствовать в будущем развитию качественно новых систем, этими детьми которые будут уникальны в своем роде.

Стоит ли включать эту дисциплину в школьную программу? Не уверен. Ведь существует гост, а под него, без должного участия государства, достаточно сложно подстроиться с чем-то инновационным. А вот в качестве факультатива - это да. Однако сейчас существует большой дефицит таких специалистов, которые бы согласились вести данные предметы в школах. Думаю здесь дело за техническими высшими учебными заведениями, которые в рамках профорентационной работы возьмут на себя эту ношу.

Занятия робототехникой помогают развивать логическое и системное мышление, а также творческие способности. Это очень полезные качества, которые обязательно пригодятся ребенку будущем, даже если его карьера не будет связана с техническими науками. Если углубиться с процесс занятий робототехникой, то можно понять, что успехи в этой области невозможны без знаний физики, математики, информатики и способности применять их при решении нестандартных задач. То есть робототехника метапредметна, и те учителя, которые уже сейчас организуют для своих ребят кружки по развитию робототехнических навыков, обязательно получат в будущем дивиденды в виде развития и воспитания эрудированной и интересующейся личности своих учащихся, которые будут способны анализировать и логически рассуждать, используя знания из различных областей, и работать на стыке наук, что обязательно будет востребовано в будущем.

Кроме того, робототехникой могут заниматься не только взрослые школьники, но и дети дошкольного возраста. Элемент управления роботом для дошкольников носит развлекательный характер. Для начальной школы занятия робототехникой дают развитие логического мышления, также на этом этапе у них появляется потребность к созданию нового. Старшеклассникам же интересно создание моделей роботов для решения реальных проблем и задач. Как правило, на данном этапе ученики уже осознают, для чего они занимаются робототехникой, и таким образов у них формируется потребность в изучении технических дисциплин, ведению проектной деятельности, изучению смежных наук, направленных на решение конкретной задачи.

Безусловно, должна быть возможность занятия робототехникой хотя бы в рамках кружковой деятельности. В большей степени робототехника как школьный предмет может быть направлена на объяснение и применение теоретических знаний, полученных на уроках, как междисциплинарная прикладная проектная деятельность. Если говорить о дисциплине «технология», то она направлена, как правило, на получение практического навыка создания чего-либо, поэтому робототехника может также быть ее элементом.

Робототехнику я бы разделил на две большие составляющие: программирование и электроника.

Владение этими составляющими по отдельности уже делает из молодых людей востребованных специалистов, а одновременное владение и первым, и вторым делает одного специалиста равносильного двум.

Считаю, что робототехника пойдет на пользу ребятам любых возрастов, так как развивает общее представление о том, как устроена любая техника.

Что дает изучение строения и управления роботами детям? Очень правильный вопрос. Его актуальность особо остро встанет лет через 50 лет, когда вычислительная мощность компьютеров превзойдет возможности человеческого мозга. Уже сейчас нас окружает техника. Понимать человеко-машинный интерфейс - значит контролировать машины. Нашим детям надо закладывать основы взаимодействия человек-компьютер-робот уже сейчас, дабы избежать сценариев фильма «Терминатор».

Если говорить о школьном образовании, то я считаю, что надо включать занятия по робототехнике в качестве факультатива в классах с углубленным изучением математики и физики с тем, чтобы привязать фундаментальные науки к практике. Начинать надо с 5 класса и исключительно для интересующихся.

Задача, которая сейчас стоит перед системой российского образования – подготовка инженеров-творцов, которые могли бы изобретать и внедрять новые технологии, аналогов которым не было бы в мире. Сейчас можно утверждать, что в ближайшие пять лет самыми востребованными профессиями будут инженерные специальности. Соответственно, те дети, которые будут увлекаться робототехникой и конструированием уже сейчас – это будущие инженеры-инноваторы, которые будут востребованы не только на российском, но и на международном рынке.

В первую очередь, основы робототехники и программирования учат ребенка мыслить логически, выстраивать правильные причинно-следственные связи, проводить аналитические операции и грамотно делать выводы. Во-вторых, современные дети, которые знакомы с различными мобильными устройствами (такими как смартфоны и планшеты с touch-интерфейсом), не умеют писать и рисовать от руки, у них просто не активируются ответственные за творчество части головного мозга. Такие дети не способны творить, они могут только что-то рекомбинировать или просто потреблять.

Увлечение робототехникой, программированием, конструированием побуждает детей любого возраста к творческому мышлению и производству уникального продукта. Это залог успешного будущего не только для отдельно взятого ребенка, но и для страны в целом.

Начинать учить детей робототехнике нужно как можно раньше, так как интерес к инженерным специальностям проявляется буквально с 5 лет. Этот интерес нужно развивать и продвигать повсеместно, не только в школах, но и в детских садах, частных клубах и кружках.

Фото: russianrobotics.ru, из личных архивов экспертов

Приведём примерные вопросы для проведения мониторинга знаний по робототехнике за 1 полугодие.
1) Конструирование это - .....(выберите верное определение термина)

9) Антропоморфная, имитирующая человека машина, стремящаяся заменить человека в любой его деятельности. Укажите термин соответствующий данному определению:

11) Автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков, самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком. Укажите термин соответствующий данному определению:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОМ ДЕТСКОГО ТВОРЧЕСТВА

МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАВКАЗСКИЙ РАЙОН

План-конспект занятия

по теме : «Вводное занятие по робототехнике».

Участники:

обучающиеся объединения «Робот»

1 год обучения, 11-18 лет

ст. Кавказская 2016 г.

Цель: формирование у детей интереса и желания заниматься робототехникой

Задачи:

• образовательные:

Познакомить детей с основными направлениями робототехники и современного робототехнического производства;

Формирование политехнических знаний о наиболее распространённых и перспективных технологиях в робототехнике;

Учить применять свои знания и умения в новых ситуациях.

• воспитательные:

Воспитать аккуратность, терпение при работе с конструкторами;

Воспитать бережное отношение к материально-технической базе лаборатории робототехники;

Воспитать культуру общения.

• развивающие:

Развивать самостоятельность и способности решать творческие, изобретательские задачи;

- развивать наблюдательность, умение рассуждать, обсуждать, анализировать, выполнять работу с опорой на схемы и технологические карты;

Развивать конструкторско-технологические способности, пространственные представления.

• здоровьесберегающая:

Соблюдение правил техники безопасности.

Оборудование: компьютер, мультимедийная презентация, готовые роботы.

Материалы: схемы сборки роботов, детали конструктора.

Инструменты: карандаш, линейка.

Основные понятия, используемые на занятии: Lego - роботы, конструирование, программирование .

Формирование УУД (универсальные учебные действия):

Личностные УУД:

1. Развивать любознательность, сообразительность при выполнении разнообразных заданий проблемного характера.
2. Развивать внимательность, настойчивость, целеустремленность, умения преодолевать трудности.
3. Воспитывать чувства справедливости, ответственности.

Познавательные УУД:

1. Ориентироваться в понятиях « Lego - роботы », « конструирование », « программирование ».
2. Выделять детали заданной формы на готовом роботе.
3. Анализировать расположение деталей в роботе.
4. Составлять робота из частей.
5. Определять место заданной детали в конструкции.
6. Сопоставлять полученный (промежуточный, итоговый) результат с заданным условием.
7. Анализировать предложенные возможные варианты верного решения.
8. Моделировать робота из деталей.
9. Осуществлять развернутые действия контроля и самоконтроля: сравнивать готового робота с образцом.
10. Знать основные правила работы с конструктором.
11. Создавать стандартные модели роботов из деталей.

Коммуникативные УУД:

1. Формировать умения работать индивидуально и в группах.
2. Высказывать своё мнение и прислушиваться к мнению других,

Дополнять мнение товарищей, сотрудничать со сверстниками.

1. Уметь задавать вопросы.

Регулятивные УУД:

1. Формировать умение определять цель деятельности на занятии.
2. Принимать и сохранять учебную задачу.
3. Осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату.
4. Адекватно воспринимать оценку педагога.
5. Формировать умение осуществлять познавательную и личностную

рефлексию.

Используемые педагогические технологии:

Личностно-ориентированная;

Групповая технология;

Технология коллективной творческой деятельности;

Здоровьесберегающая;

Индивидуальное обучение.

План занятия:

1. Организационная часть занятия. (2 минут)
2. Сообщение целей и задач занятия.(2 минуты)
3. Сообщение нового материала. (10 минут)
4. Планирование деятельности. (3 минут)
5. Практическая работа. (20 минут)
6. Подведение итогов работы. (3 минут)

Ход занятия.

1.Организационная часть занятия. Подготовка рабочих мест.

2. Сообщение целей и задач занятия.

Педагог: Ребята, сегодня нам предстоит познакомиться основными направлениями робототехники и современного робототехнического производства.

3.Сообщение нового материала:

Педагог: Робототехника – это прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Робототехника - первая ступень овладения техническими знаниями в области автоматизации. Она непосредственно связана с такими науками как электроника, механика, информатика, радиотехника, электроника.

Виды робототехники: строительная, промышленная, авиационная, бытовая, экстремальная, военная, космическая, подводная.

Слово «робот», придумал в 1920 г. чешский писатель Карел Чапек в своей научно-фантастической пьесе. В ней созданные роботы, работают без отдыха, потом восстают и губят создателей

Робот – автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Робот действует по заранее заложенной программе. Информацию о внешнем мире робот получает от датчиков (аналогов органов чувств). При этом робот может, как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

Развитие робототехники и систем искусственного интеллекта идет семимильными шагами. Ещё 10 лет назад разрабатывались только управляемые манипуляторы. Программы искусственного интеллекта были нацелены на узкий круг решаемых задач. С развитием ИКТ произошёл качественный скачок развития робототехники.

Развитие роботов в дальнейшем, сможет значительно изменить образ жизни человека. Машины, наделенные интеллектом, смогут использовать для самых различных работ, в первую очередь тех, выполнение которых небезопасно для человека.

Индустриальная робототехника – одно из самых успешно развивающихся направлений. Уже сейчас существуют фабрики, на которых 30 роботов собирают автомобили.

В настоящее время бурно развивается такое направление, как создание бионических протезов. В операционных будущего, роботы станут продолжением или заменой рук хирургов. Они более точны и позволяют проводить операции в режиме дистанционного контроля.

Роботы будут наделены способностью «самообучаться», накапливая собственный опыт и используя его в таких же ситуациях при выполнении других работ. Любое изобретение можно использовать и с добрыми намерениями и со злым умыслом, поэтому ученым необходимо рассматривать все возможные сценарии и предвидеть все возможные последствия своих открытий.

Андроидом называется человекоподобный робот.

Классы роботов:

Манипуляционные, которые в свою очередь делятся на стационарные и передвижные.

Манипуляционные роботы – автоматические машины, состоящие из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления.

Мобильные , которые в свою очередь делятся на колесные, шагающие, гусеничные. А также ползающие, плавающие, летающие.

Мобильный робот - автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами.

Компоненты робота : Приводы - это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух.

4.Планирование деятельности.

Педагог: Вы узнали о роботах и робототехнике, а сейчас я предлагаю вам поработать в конструкторском бюро и нарисовать свои модели роботов, придумать их назначение, область применения и оснащение. На пример: модель контролирует порядок на улице.

5.Практическая работа. Обучающиеся работают над созданием эскиза своего робота. Описывают его технические характеристики.

Предлагаю вам конспект образовательной деятельности детей 10-12 лет (учащихся средней группы) по теме «В джунглях робототехники». Данная работа будет полезной как учителям школы, так и работникам дополнительного образования (руководителям кружков). Вашему вниманию предлагается , которое направлено на развитии у школьников любознательности, а также воспитание у них интереса к техническим областям, работе инженеров и программистов. Более подробно тут: https://repetitor.ru/repetitors/informatika , Вы найдете много интересного

Цель: формирование у детей представлений о том, что такое робототехника , какова её история, назначение и место в современном мире.

Демонстрационный материал:

• Презентация на тему «История робототехники и конструкторов Лего»,
• видео «Джунгли».

Раздаточный материал: конструкторы Lego Education 9580

Методические приемы: беседа-диалог, игровая ситуация, рассматривание презентации, беседа, тематическая физкультминутка, эксперимент, продуктивная деятельность школьников, анализ, подведение итогов.

Конспект урока «В джунглях робототехники»

Учитель: «Здравствуйте, ребята!

Все прошлые занятия мы с вами знакомились с конструктором Лего и программой Lego Education. Вы научились собирать роботов по готовым инструкциям и самостоятельно программировать их действия. Сегодня мы с вами обобщим все наши знания по разделу «Забавные животные», а именно сконструируем четыре модели. 1 отдел:

• «Рычащий лев»
• «Голодный аллигатор»
• «Обезьянка-барабанщица»
• «Танцующие птицы»

Для этого сегодня мы с Вами совершим путешествие в джунгли, но не обычные, а джунгли робототехники. Путешественники разделятся на 4 группы. Каждый отдел должен собрать робота за короткое время, составить программу в среде Lego Education и «оживить модель». Какая же группа является самой энергичной, самой дружной, самой быстрой по научным экспериментам, мы узнаем, наблюдая за быстротой и правильностью сборки, а также поведением робота.

Учащиеся приступают к сборке.

Учитель: «Пока конструкторы заняты работой, мы приглашаем специалистов в области Лего-роботов рассказать об истории современных конструкторов и роботов».

Учащиеся: «Робототе?хника (от робот и техника; англ. robotics) - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства.

Важнейшие классы роботов широкого назначения - манипуляционные и мобильные роботы.

Манипуляционный робот - автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот - автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют также ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы.

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах», положенную в основу такой крупной совместной образовательной программы США и Европейского союза, как ILERT.

Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании даёт возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, теория управления, схемотехника, программирование, теория информации. Востребованность комплексных знаний способствует развитию связей между исследовательскими коллективами. Кроме того, студенты уже в процессе профильной подготовки сталкиваются с необходимостью решать реальные практические задачи.

Существующие робототехнические комплексы для учебных лабораторий:

• Mechatronics Control Kit
• Festo Didactic
• LEGO Mindstorms
• fischertechnik.

Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику. Важным конструктором для изучения роботов в школе стали конструкторы серии Лего.

LEGO (в переводе с датского языка- «играй хорошо») - серии игрушек, представляющие собой наборы деталей для сборки и моделирования разнообразных предметов. Наборы LEGO выпускает группа компаний LEGO Group, головной офис которой находится в Дании. Здесь же, в Дании, на полуострове Ютландия, в небольшом городке Биллунд находится и самый большой Леголенд в мире - город, полностью построенный из конструктора LEGO.

Основным продуктом компании LEGO являются разноцветные пластмассовые кирпичики, маленькие фигурки и т. д. Из LEGO можно собрать такие объекты, как транспортные средства, здания, а также движущихся роботов. Все, что построено, затем можно разобрать, а детали использовать для создания других объектов. Компания LEGO начала производство пластмассовых кирпичиков в 1949 году. С тех пор LEGO расширила сферу своей деятельности, создавая фильмы, игры, конкурсы, а также семь тематических парков развлечений. Однако имеется множество клонов и подделок конструктора.

Идет презентация «История роботов и Лего»

Учитель: «А теперь своими знаниями о джунглях поделятся юнные исследователи. Они расскажут вам о джунглях».

Учащиеся: «Джу?нгли - древесно-кустарниковые заросли в сочетании с высокими злаками. Жившие в Индии англичане позаимствовали это слово из языка хинди.

Самые большие джунгли существуют в бассейне реки Амазонки в большей части Центральной Америки (где они называются «сельва»), в экваториальной Африке, во многих районах Юго-Восточной Азии, в Австралии. Деревья в джунглях имеют несколько общих характеристик, которые не наблюдаются у растений менее влажных климатов: Основание ствола у многих видов имеет широкие, дровянистые выступы.

Верхушки деревьев часто очень хорошо связаны между собой с помощью лиан. Другими характеристиками джунглей могут служить необычайно тонкая (1-2 мм) кора деревьев. В джунглях встречаются широконосые обезьяны, ряд семейств грызунов, рукокрылые, ламы, сумчатые, несколько отрядов птиц, а также некоторые пресмыкающиеся, земноводные, рыбы и беспозвоночные.

На деревьях живут многие животные с цепкими хвостами. Очень много насекомых, особенно бабочек, много рыб. В джунглях живёт две трети всех видов животных и растений планеты. Предполагается, что миллионы видов животных и растений до сих пор не описаны».

Идет видео «Джунгли».

Учащиеся на основе конструктора Lego WeDo создают модели рычащий лев, обезьянку барабанщицу, голодного аллигатора и танцующих птиц. Учащие собирают роботов, программируют и демонстрируют модели. Ответственные оглашают результаты заполнения таблицы анализа поставленных целей и задач на открытом уроке.

Модели роботов

Группа №1.

Ученик №1.1: «Мы собрали модель «обезьянка-барабанщица» и запрограммировали ее. Энергия передается от ноутбука на мотор, а от мотора крутится сначала малое зубчатое колесо, затем коронное зубчатое колесо. Оно в свою очередь крутит ось. Кулачки поднимают и опускают лапы нашей барабанщицы. Перед нами стояла задача построить обезьянку, которая отбивала бы разные ритмы и это у нас получилось. Мы попробовали создать другие движения обезьянки, меняя положение кулачков. От изменения положения меняется звук и время ударов лапами обезьянки».

Ученик №1.2: «Несмотря на свой устрашающий вид эта большая, более двух метров ростом обезьяна очень дружелюбна; самцы из одной стаи обычно не соперничают друг с другом, а вожаку, чтобы его послушались, достаточно вытаращить глаза и издать соответствующий крик, ударяя себя пальцами по груди. Такое поведение - всего лишь инсценировка, за ним никогда не следует нападения.

Перед настоящей атакой долго и молча смотрит в глаза противнику. Пристальный взгляд, прямо в глаза, означает вызов не только у горилл, но и почти у всех млекопитающих, в том числе у собак, кошек и даже у людей. Маленькие гориллы остаются с матерью в течение почти четырех лет. Когда рождается следующий, мать начинает отдалять от себя старшего, но никогда не делает это грубо; она как бы предлагает ему самому попробовать свои силы во взрослой жизни.

Проснувшись, гориллы отправляются на поиски пищи. Оставшееся время они посвящают отдыху и играм. После вечерней трапезы устраиваются на земле своего рода подстилки, на которых и засыпают».

Группа №2.

Ученик №2.1: Мы собрали модель «рычащий лев». Энергия передается на мотор, который получает энергию от компьютера. Это приводит в движение зубчатое колесо, которое вращает коронное колесо. Коронное колесо подсоединено к той же оси, на которой закреплены передние лапы льва при вращении оси, лев садится или ложиться. Продемонстрируем работу модели.

Ученик №2.2:. «Лев - вид хищных млекопитающих, один из четырёх представителей рода пантер. Является второй по величине после тигра из ныне живущих кошек - масса некоторых самцов может достигать 250 кг. Характерная особенность льва - густая грива у самцов, чего нет у прочих представителей семейства кошачьих.

Предпочитает открытые пространства, где находит прохладу в тени редких деревьев. Для охоты же лучше иметь широкий обзор, чтобы издали заметить стада пасущихся травоядных и разработать стратегию, как лучше приблизиться к ним незамеченным. Внешне это ленивый зверь, который по долгу дремлет и бездельничает.

Только когда лев голоден и вынужден преследовать стада травоядных или когда должен защищать свою территорию, он выходит из оцепенения. Львы были популярны в культуре в античные времена и в Средневековье, они нашли своё отображение в скульптуре, живописи, на национальных флагах, гербах, в мифах, литературе и фильмах».

Группа №3.

Ученик №3.1: Мы собрали модель «голодный аллигатор». Энергия передается от компьютера на мотор, который вращает коронное зубчатое колесо. Это зубчатое колесо насажено на одну ось с шкивом. На маленький шкив надет ремень, передающий движение большому шкиву. Он открывает и закрывает пасть аллигатора. Продемонстрируем работу модели: кладем рыбку - рот закрывается, достаём рыбку - рот открывается.

Ученик №3.2: «Аллигатор - род, включающий всего два современных вида: американский (или миссисипский) аллигатор и китайский аллигатор. У крупных аллигаторов глаза отсвечивают красным цветом, у небольших особей - зелёным. По этому признаку аллигатора можно обнаружить в тёмное время суток. Самый крупный аллигатор, когда-либо зафиксированный в истории, был обнаружен на острове в американском штате Луизиана - его длина составила. Несколько гигантских особей было взвешено, вес самого крупного из них превысил тонну.

В мире есть только две страны, где обитают представители этого рода - это Соединённые Штаты Америки и Китай. Китайский аллигатор находится под угрозой исчезновения. Американский аллигатор обитает на восточном побережье США. Только во Флориде их численность превышает 1 млн особей. Единственным местом на Земле, где аллигаторы и крокодилы сосуществуют вместе, является Флорида.

Крупные самцы ведут одиночный образ жизни, придерживаясь своей территории. Более мелких самцов можно увидеть большими группами в непосредственной близости друг от друга. Крупные особи (как самцы, так и самки) защищают свою территорию, небольшие аллигаторы более толерантны по отношению к особям того же размера.

Разница между крокодилом и аллигатором: самое большое различие - в их зубах. Когда челюсти у крокодила сомкнуты, то виден большой четвёртый зуб нижней челюсти. У аллигатора же верхняя челюсть закрывает эти зубы. Также их можно отличить по форме морды: у настоящего крокодила морда острая, V-образная, у аллигатора - тупая, U-образная.»

Аллигатор

Группа №4.

Ученик №4.1: «Мы сконструировали модель «танцующие птицы». Энергия передается на мотор, а от компьютера вращается зубчатое колесо. Оно установлено на одной оси со шкивом, который тоже вращается. Сверху на шкив закреплена птица и на шкив надеть ремень. При вращении шкива, ремень движется и вращает другой шкив. Мы ставили перед собой цель, создать такую конструкцию, в которой бы птицы крутились сначала в одну сторону, а затем в разные. Продемонстрируем работу модели: меняя передачу, можно вращать птиц в разные стороны.»