Manapság a robotika órák egyre népszerűbbek. Az ilyen órák segítik az iskolásokat a kritikai gondolkodás kialakításában és fejlesztésében, megtanulják kreatívan megközelíteni a különböző összetettségű problémák megoldásának folyamatát, valamint csapatmunkára készségeket szereznek.
Új generáció
A modern oktatás fejlődésének új szakaszába lép. Sok tanár és szülő keresi a lehetőséget, hogy felkeltse a gyerekek érdeklődését a tudomány iránt, a tanulás szeretetét, valamint az alkotás és a kereteken kívüli gondolkodás vágyát keltse fel bennük. Az anyag bemutatásának hagyományos formái már rég elvesztették jelentőségét. Az új generáció nem olyan, mint elődei. Élénk, érdekes, interaktív módon szeretnének tanulni. Ez a generáció könnyedén navigál a modern technológiákon. A gyerekek úgy akarnak fejlődni, hogy ne csak lépést tartsanak a gyorsan fejlődő technológiákkal, hanem közvetlenül is részt vegyenek ebben a folyamatban.
Sokukat érdekli: „Mi a robotika? Hol lehet ezt megtanulni?
Oktatás és robotok
Ez az akadémiai tudományág olyan tantárgyakat foglal magában, mint a tervezés, programozás, algoritmusok, matematika, fizika és más, a mérnöki tudományokhoz kapcsolódó tudományágak. A World Robotics Olympiad (World Robotics Olympiad – WRO) évente kerül megrendezésre. Az oktatás területén ez egy hatalmas verseny, amely lehetővé teszi azok számára, akik először találkoznak hasonló témával, hogy jobban megtanulják, mi az a robotika. Több mint 50 országból ad lehetőséget a résztvevőknek, hogy kipróbálják magukat. Körülbelül 20 ezer csapat érkezik a versenyre, 7 és 18 év közötti gyerekekből.
A WRO fő célja: az STT (tudományos és műszaki kreativitás) és a robotika fejlesztése és népszerűsítése a fiatalok és a gyermekek körében. Az ilyen olimpiák a 21. század modern oktatási eszközei.
Új lehetőségek
Annak érdekében, hogy a gyerekek jobban megértsék, mi is az a robotika, a versenyeken a tanórákon elsajátított elméleti és gyakorlati ismereteket a klubmunka részeként, valamint az iskolai tantervben használják fel a természettudományok és az egzakt tudományok tanulmányozására. A robotika tudományág iránti szenvedély fokozatosan a vágymá fejlődik, hogy mélyebben megismerjék az olyan tudományokat, mint a matematika, a fizika, a számítástechnika és a technológia.
A WRO egyedülálló lehetőséget kínál résztvevőinek és megfigyelőinek, hogy ne csak mélyebben tanuljanak a robotikáról, hanem a kreativitás és a kritikus gondolkodás képességének fejlesztésére is, amelyekre a 21. században annyira szükség van.
Oktatás
Napról napra nő az érdeklődés a robotika oktatási tudománya iránt. Az anyagi bázis folyamatosan javul és fejlődik, sok olyan ötlet, amely a közelmúltig álom maradt, mára valósággá vált. A „Robotika alapjai” tantárgy tanulása sok gyermek számára vált lehetővé. A leckéken a gyerekek megtanulják, hogyan oldják meg a problémákat korlátozott erőforrásokkal, dolgozzák fel és asszimilálják az információkat, és azokat helyesen használják fel.
A gyerekek könnyen tanulnak. A modern, különféle eszközökön nevelkedett fiatal generációnak általában nem okoz nehézséget a „Robotika alapjai” tudományág elsajátítása, feltéve, hogy megvan az új tudás iránti vágy és szomjúság.
Szükséges, hogy még a felnőtteket is nehezebb átnevelni, mint a gyerekek tiszta, de szomjas elméjét tanítani. Pozitív tendencia, hogy az orosz kormányhivatalok óriási figyelmet fordítanak a robotika fiatalok körében történő népszerűsítésére. És ez érthető is, hiszen a modernizáció és a fiatal szakemberek bevonzása az állam versenyképességének kérdése a nemzetközi porondon.
A téma fontossága
Ma az Oktatási Minisztérium számára sürgető kérdés az oktatási robotika bevezetése az iskolai tudományágak körébe. Fontos fejlesztési területnek tartják. A technológiai órákon a gyerekeknek meg kell érteniük a technológiai fejlesztés és tervezés modern területét, amely lehetőséget ad számukra, hogy feltalálják és építsék magukat. Nem szükséges, hogy minden diák mérnök legyen, de mindenkinek meg kell adni a lehetőséget.
Általában véve a robotika órák rendkívül érdekesek a gyerekek számára. Ezt mindenkinek fontos megértenie – tanároknak és szülőknek egyaránt. Az ilyen órák lehetőséget adnak arra, hogy más tudományágakat más megvilágításban lássanak, és megértsék tanulmányaik értelmét. De az értelem, annak megértése, hogy miért van erre szükség, az mozgatja meg a srácok fejét. Hiánya semmissé teszi a tanárok és a szülők minden erőfeszítését.
Fontos tényező, hogy a robotika tanulása nem megterhelő folyamat, és teljesen felszívja a gyerekeket. Ez nemcsak a tanuló személyiségének fejlesztése, hanem az utcáról, a kedvezőtlen környezetből, a tétlen időtöltésből és az ezzel járó következményekből való kiszakadás lehetősége is.
Eredet
Maga a robotika neve a megfelelő angol robotics szóból származik. amely műszaki automatizált rendszereket fejleszt. A termelésben az intenzifikáció egyik fő technikai alapja.
A robotika minden törvénye, akárcsak maga a tudomány, szorosan összefügg az elektronikával, a mechanikával, a telemechanikával, a mechanotronikával, a számítástechnikával, a rádiótechnikával és az elektrotechnikával. Maga a robotika ipari, építőipari, egészségügyi, űrhajózási, katonai, víz alatti, repülési és háztartási eszközökre oszlik.
A „robotika” fogalmát először egy tudományos-fantasztikus író használta történeteiben.
Magát a „robot” szót 1920-ban cseh írók és testvére, Josef alkották meg. Bekerült a "Rossum's Universal Robots" című sci-fi darabba, amelyet 1921-ben vittek színre, és nagy közönségsikert aratott. Ma már megfigyelhető, hogy a darabban felvázolt irányvonal a tudományos-fantasztikus filmművészet tükrében széles körben fejlődött. A cselekmény lényege: az üzem tulajdonosa nagyszámú, pihenés nélkül is dolgozni tudó androidot fejleszt és állít elő. De ezek a robotok végül fellázadnak alkotóik ellen.
Történelmi példák
Érdekes módon a robotika kezdetei az ókorban jelentek meg. Ezt bizonyítják mozgó szobrok maradványai, amelyek a Kr.e. I. században készültek. Homérosz írt az Iliászban az aranyból teremtett szolgálólányokról, akik képesek voltak beszélni és gondolkodni. Ma azt az intelligenciát, amellyel a robotok felruházzák, mesterséges intelligenciának nevezik. Ezenkívül az ókori görög gépészmérnök, Archytas Tarentum nevéhez fűződik a mechanikus repülő galamb tervezése és létrehozása. Ez az esemény körülbelül ie 400-ra nyúlik vissza.
Sok ilyen példa van. I. M. Makarov könyve jól foglalkozik velük. és Topcheeva Yu.I. "Robotika: történelem és kilátások." Népszerű módon mesél a modern robotok eredetéről, valamint felvázolja a jövő robotikáját és az emberi civilizáció ennek megfelelő fejlődését.
A robotok típusai
A jelenlegi szakaszban az általános célú robotok legfontosabb osztályai a mobilok és a manipulatívak.
A Mobile egy automata gép mozgó alvázzal és vezérelt hajtásokkal. Ezek a robotok járhatnak, kerekezhetnek, követhetnek, mászhatnak, úszhatnak vagy repülhetnek.
A manipulátor egy automata álló vagy mozgó gép, amely több fokú mobilitású és programvezérlésű manipulátorból áll, amely a gyártás során motoros és vezérlő funkciókat lát el. Az ilyen robotok padló, portál vagy felfüggesztett formában vannak. Legelterjedtebbek a műszergyártásban és a gépgyártásban.
A mozgás módjai
A kerekes és lánctalpas robotok széles körben elterjedtek. A sétálórobot mozgatása kihívást jelentő dinamikus probléma. Az ilyen robotok még nem képesek az emberben rejlő stabil mozgásra.
A repülő robotokkal kapcsolatban elmondhatjuk, hogy a legtöbb modern repülőgép már csak ilyen, de pilóták irányítják őket. Ugyanakkor az autopilot minden szakaszában képes irányítani a repülést. A repülő robotok magukban foglalják alosztályukat is - a cirkáló rakétákat. Az ilyen eszközök könnyűek és veszélyes küldetéseket hajtanak végre, beleértve a kezelő parancsára történő tüzelést. Emellett léteznek önálló tüzelésre is alkalmas tervezési eszközök.
Vannak repülő robotok, amelyek a pingvinek, medúzák és ráják által használt meghajtási technikákat használják. Ez a mozgásmód az Air Penguin, Air Ray és Air Jelly robotoknál látható. Ezeket a Festo gyártja. A RoboBee robotok azonban rovarrepülési módszereket használnak.
A kúszó robotok között számos olyan fejlesztés létezik, amelyek mozgásukban hasonlítanak a férgekhez, kígyókhoz és csigákhoz. Ebben az esetben a robot súrlódási erőket alkalmaz egy durva felületre vagy a felület görbületére. Ez a fajta mozgás hasznos szűk helyeken. Az ilyen robotokra azért van szükség, hogy embereket keressenek a lerombolt épületek romjai alatt. A kígyószerű robotok vízben is képesek mozogni (ilyen például a Japánban gyártott ACM-R5).
A függőleges felület mentén mozgó robotok a következő megközelítéseket használják:
- hasonló egy emberhez, aki párkányokkal mászik a falra (Stanford robot kapucinus);
- hasonlóan a vákuumszívókorongokkal felszerelt gekkókhoz (Wallbot és Stickybot).
Az úszórobotok között számos olyan fejlesztés létezik, amely a halutánzás elve szerint mozog. Az ilyen mozgás hatásfoka 80%-kal magasabb, mint a propellerrel történő mozgás. Az ilyen kialakítások alacsony zajszinttel és nagy manőverezőképességgel rendelkeznek. Éppen ezért nagy érdeklődésre tartanak számot a víz alatti kutatók számára. Ilyen robotok közé tartoznak az Essex Egyetem modelljei – Robotic Fish and Tuna, amelyeket a Field Robotics Institute fejlesztett ki. A tonhalra jellemző mozgás mintájára készültek. A rája mozgását imitáló robotok közül a Festo cég híres fejlesztése az Aqua Ray. A medúza módjára mozgó robot pedig ugyanattól a fejlesztőtől származó Aqua Jelly.
Klubmunka
A legtöbb robotiklub az általános és középiskolákat célozza meg. De az óvodás korú gyermekeket nem fosztják meg a figyelemtől. A fő szerepet itt a kreativitás fejlesztése játssza. Az óvodásoknak meg kell tanulniuk szabadon gondolkodni, és ötleteiket kreativitásra fordítani. Éppen ezért a 6 év alatti gyermekek klubjaiban a robotika órák a kockák és az egyszerű építőkészletek aktív használatát célozzák.
Az iskolai tanterv minden bizonnyal egyre bonyolultabb. Lehetőséget ad arra, hogy megismerkedjen a robotok különböző osztályaival, kipróbálja magát a gyakorlatban, és elmélyüljön a tudományban. Az új diszciplínák felfedik a gyermek azon képességét, hogy szakmai készségeket és ismereteket szerezzen a választott mérnöki területen.
Robotkomplexumok
A robotika modern fejlődése olyan szakaszban van, hogy úgy tűnik, a robottechnológia terén hatalmas áttörés következik be. Ez ugyanaz, mint a videohívásoknál és a mobil kütyüknél. Egészen a közelmúltig mindez elérhetetlennek tűnt a tömeges fogyasztás számára. De ma már mindennapos, és már nem ámulatba ejt. De minden robotikai kiállításon fantasztikus projekteket láthatunk, amelyek megragadják az ember lelkületét már a társadalom életében való megvalósításának gondolatától is.
Az oktatási rendszerben a robotok komplex telepítése lehetővé teszi egy program megvalósítását projekttevékenységek segítségével, amelyek között népszerűek a következők:
Ellenőrzés
A vezérlőrendszerek típusa szerint a következők:
- biotechnikai (parancs, másoló, félautomata);
- automatikus (szoftveres, adaptív, intelligens);
- interaktív (automatizált, felügyeleti, interaktív).
A robotvezérlés fő feladatai a következők:
- mozgások és pozíciók tervezése;
- erők és nyomatékok tervezése;
- dinamikus és kinematikai adatok azonosítása;
- dinamikus pontossági elemzés.
Az irányítási módszerek fejlesztése nagy jelentőséggel bír a robotika területén. Ez a technikai kibernetika és az automatikus vezérlés elmélete szempontjából fontos.
Victoria FedoseenkoÉnek, idegen nyelvek, keresztszemes vagy robotok? A kételkedő szülők segítése érdekében a Smartbabr szakértői érveket adnak a robotika mellett.
A robotika órák segítik a logikus és szisztematikus gondolkodás, valamint a kreatív képességek fejlesztését. Még akkor is, ha gyermekéből nem lesz mérnök, és nincs szüksége a robot irányításának képességére, az automata készülék működésének megértése és a tervezési tapasztalat minden bizonnyal hasznos lesz más tevékenységekben, függetlenül attól, hogy a gyermek milyen szakmát választ. jövő.
Manapság az iskolai oktatás többnyire formális. Nem teszi lehetővé az embernek, hogy sikeresen építse életét egy bonyolult technikai világban. A robotikának köszönhetően a gyermek megismeri a rajzot, a 3D-s modellezést, az építkezést a gyakorlatban, megérti a tér háromdimenziós érzékelését és még sok minden mást. Egyszóval nemcsak a „fejével”, hanem a „kezével” is megtanul gondolkodni. És ugyanakkor: fejjel és kézzel is.
A robotiklubokban a középiskolások a fizikai törvényeket látják működés közben. Az 5-7. osztályos tanulók érdekes geometriai és matematikai feladatokat oldanak meg. A robotikával foglalkozó óvodások és kisiskolások fejlesztik a motoros készségeket, a figyelmet és a csoportmunka képességét.
Ha a robotika bekerül az alaptantervbe, akár technológiai tantárgyként is, annak értelme kezd elveszni. Ma az iskolák szelektíven költik el az időt és az erőforrásokat. Például sok oktatási intézmény nem támogatja a tehetséges gyerekeket, pedig vannak megfelelő kormányzati programok, és ezek végrehajtása az iskola felelőssége. A technológiai órákat pedig nem mindenhol tanítják. Lehetséges, hogy a robotika órákkal is hasonló lesz: formálisan léteznek, de az, hogy hasznosak-e, vitatható. Persze lehetnek kivételek és valahol felvillannak a nagyszerű és jó dolgok.
De mindenesetre a bögrék jobban megfelelnek a robotika iránt érdeklődő tehetséges gyerekeknek, mivel segítik őket a mélyebbre ásásban. Ezért még ha a robotikát be is vezetik a fő iskolai tantervbe, a körmozgást nem lehet elhagyni.
Úgy gondolom, hogy a robotika gyakorlása nagyban fejleszti a logikát, növeli a szisztematikus gondolkodást, és mindez a meghozott döntések tudatosságának mértékére is kihat. Csak a robotok összeszerelése segíthet a finommotorika fejlesztésében. A gyerekek nemcsak a robotok működéséről, hanem a meglévő rendszerek működéséről is ismereteket szereznek. Ez a készség a jövőben segítségükre lesz a saját rendszereik megtervezésekor bármely iparágban, mert minden típusú tevékenységre szabályok és korlátozások vonatkoznak.
Biztos vagyok benne, hogy 5-6 éves kortól el lehet kezdeni a robotikát, legalább néhány egyszerű és szemléletes példával. A gyerek ebben a korban már teljesen tisztában van cselekedeteivel, és olyan gondolkodása is van, amely még nem „nőtt be” mintákkal. Ebben a korban a gyerekek nagyon nyitottak, egyszerűen tele vannak ötletekkel és kreativitással. Vessen egy pillantást a rajzaikra. Mindez hozzájárulhat a jövőben minőségileg új rendszerek kialakításához, ezek a gyerekek egyedülállóak lesznek a maguk nemében.
Be kell-e venni ezt a tudományágat az iskolai tantervbe? Nem biztos. Hiszen van állami szabvány, és ehhez az állam megfelelő közreműködése nélkül elég nehéz valami újítóval alkalmazkodni. De választható tárgyként igen. Mára azonban nagy a hiány olyan szakemberekből, akik vállalnák, hogy ezeket a tantárgyakat az iskolákban tanítsák. Szerintem ez a műszaki felsőoktatási intézményeken múlik, amelyek ezt a terhet a pályaorientációs munkájuk részeként vállalják.
A robotika órák segítik a logikus és szisztematikus gondolkodás, valamint a kreatív képességek fejlesztését. Ezek nagyon hasznos tulajdonságok, amelyek a jövőben mindenképpen hasznosak lesznek egy gyermek számára, még akkor is, ha karrierje nem kapcsolódik a műszaki tudományokhoz. Ha mélyebben belemerül a robotika gyakorlásának folyamatába, megértheti, hogy ezen a területen a siker lehetetlen a fizika, a matematika, a számítástechnika ismeretei és a nem szabványos problémák megoldása során történő alkalmazásának képessége nélkül. Vagyis a robotika egy metatantárgy, és azok a tanárok, akik már most is szerveznek klubokat gyermekeiknek robottechnikai készségek fejlesztésére, a jövőben minden bizonnyal hozadékot kapnak a tanult és érdeklődő személyiség kialakításában és nevelésében, akik tudjon elemezni és logikusan érvelni a különböző területekről származó ismeretek felhasználásával, és a tudományok metszéspontjában dolgozni, amelyre a jövőben mindenképpen szükség lesz.
Emellett nemcsak felnőtt iskolások, hanem óvodás gyerekek is foglalkozhatnak robotikával. Az óvodásoknak szánt robotvezérlő elem szórakoztató. Az általános iskolások számára a robotika órák fejlesztik a logikus gondolkodást, és ebben a szakaszban új dolgok létrehozására is igény van. A középiskolás diákokat érdekli a robotmodellek készítése valós problémák és problémák megoldására. Általános szabály, hogy ebben a szakaszban a hallgatók már megértik, miért foglalkoznak robotikával, és így kialakul bennük az igény a műszaki tudományágak tanulmányozására, a projekttevékenységek lefolytatására és a kapcsolódó tudományok tanulmányozására, amelyek célja egy adott probléma megoldása.
Természetesen lehetőséget kell biztosítani a robotizálásra, legalább egy csoportos tevékenység keretében. A robotika, mint iskolai tantárgy nagyobb mértékben irányulhat a tanórán elsajátított elméleti ismeretek kifejtésére és alkalmazására, mint interdiszciplináris alkalmazott projekttevékenység. Ha a „technológia” tudományágról beszélünk, az általában valaminek a létrehozásához szükséges gyakorlati készségek megszerzésére irányul, így ennek a robotika is eleme lehet.
A robotikát két nagy részre osztanám: programozásra és elektronikára.
Ezen összetevők külön-külön való birtoklása már keresett szakemberré teszi a fiatalokat, az első és a második egyidejű birtoklása pedig egy szakembert kettővel egyenlő.
Úgy gondolom, hogy a robotika minden korosztály hasznára válik, mivel általános megértést fejleszt bármely technológia működéséről.
Milyen előnyökkel jár a gyerekek számára a robotok felépítésének és irányításának elsajátítása? Nagyon helyes kérdés. Jelentősége 50 év múlva válik különösen élessé, amikor a számítógépek számítási teljesítménye meghaladja az emberi agy képességeit. Már most is körül vagyunk véve a technológiával. Az ember-gép interfész megértése a gépek irányítását jelenti. Gyermekeinknek most kell lerakniuk az ember-számítógép-robot interakció alapjait, hogy elkerüljék a Terminátor-film forgatókönyveit.
Ha már az iskolai oktatásról beszélünk, úgy gondolom, hogy a matematika és a fizika elmélyült tanulmányozásával foglalkozó órákban szabadon választható tantárgyként be kell építeni a robotika órákat, hogy az alaptudományokat a gyakorlattal összekapcsolhassuk. 5. osztálytól kell kezdeni, és kizárólag az érdeklődők számára.
Az orosz oktatási rendszer előtt álló feladat olyan kreatív mérnökök felkészítése, akik képesek olyan új technológiákat kitalálni és megvalósítani, amelyeknek nincs analógja a világon. Most már elmondhatjuk, hogy a következő öt évben a legkeresettebb szakmák a mérnöki szakmák lesznek. Ennek megfelelően azok a gyerekek, akiket most érdekel a robotika és a tervezés, jövőbeli innovatív mérnökök, akikre nem csak az orosz, hanem a nemzetközi piacon is lesz kereslet.
Mindenekelőtt a robotika és a programozás alapjai megtanítják a gyermeket logikus gondolkodásra, helyes ok-okozati összefüggések felépítésére, elemző műveletek elvégzésére és helyes következtetések levonására. Másodszor, a modern gyerekek, akik ismerik a különféle mobileszközöket (például érintőfelülettel rendelkező okostelefonok és táblagépek), nem tudják, hogyan kell kézzel írni és rajzolni, agyuk kreativitásáért felelős részeit egyszerűen nem aktiválják. Az ilyen gyerekek nem képesek alkotni, csak újrakombinálni tudnak valamit, vagy egyszerűen csak fogyasztani.
A robotika, a programozás és a tervezés iránti szenvedély bármilyen korú gyermeket kreatív gondolkodásra és egyedi termék előállítására ösztönzi. Ez nemcsak egy-egy gyermek, hanem az egész ország sikeres jövőjének kulcsa is.
A gyerekeknek a lehető legkorábban el kell kezdeni a robotika oktatását, mivel a mérnöki szakmák iránti érdeklődés 5 éves kortól szó szerint megnyilvánul. Ezt az érdeklődést mindenhol fejleszteni és népszerűsíteni kell, nemcsak az iskolákban, hanem az óvodákban, magánklubokban, körökben is.
Fotó: russianrobotics.ru, szakértők személyes archívumából
A tesztnek tartalmaznia kell egyszerű és világosan megfogalmazott kérdéseket a tervezőről, a Legókról, a fizika törvényeiről, a matematikáról stb. Az ajánlott kérdések száma 10-20. A tanulók egyszerű kérdésekre válaszolnak, és tesztelik tudásszintjüket. Javasoljuk, hogy a ciklusból több ötletességgel kapcsolatos kérdést is felvegyen a tesztbe: „Mi lenne, ha...”. A tesztelés eredményeként meg kell értenünk, hogy a tanuló tanult-e valamit.
Mondjunk néhány példát kérdések a robotika ismeretek monitorozására az I. félévre.
1) A tervezés .....(válassza ki a kifejezés helyes meghatározását)
2) Kulcsszavak segítségével határozza meg a kivitelező típusát: golyó, horony, dőlésszög, akadályok.
3) Válassza ki a fa építőkészlet főbb jellemzőit:
4) Válassza ki a hiányzó szót: ____________építő készlet különböző színű és méretű téglákból áll, amelyeket speciális rögzítőelemekkel egymásra „raknak”.
5) Válasszon egy építőkészletet, amely képes az egyik teljes modellből a másikba átalakulni.
6) Különféle fémlemezek és sarkok készletét, amelyeket csavarokkal rögzítenek, hívják?
7) Anyagok közvetlen felhasználása valamilyen mechanikai funkció biztosítására; Ráadásul minden a testek kölcsönös tapadásán és ellenállásán alapul. Válassza ki a meghatározásnak megfelelő kifejezést:
8) Ki fogalmazta meg a robotika három törvényét? Mi a neve és vezetékneve a sci-fi írónak, aki megfogalmazta a robotika három törvényét?
9) Egy embert imitáló antropomorf gépezet, amely egy személyt bármely tevékenységében helyettesíteni kíván. Adja meg a meghatározásnak megfelelő kifejezést:
10) Ki találta ki a „robot” szót? Mi a sci-fi író, a "ROBOT" szó szerzőjének kereszt- és vezetékneve?
11) Élő szervezet elvén megalkotott automata berendezés. Előre programozott program szerint eljárva, és az érzékelőktől a külvilágról információkat fogadva önállóan hajt végre termelési és egyéb, általában ember által végzett műveleteket. Adja meg a meghatározásnak megfelelő kifejezést:
12) Olyan mechanizmusok összessége, amelyek egy személyt vagy állatot helyettesítenek egy bizonyos területen; Főleg munkaautomatizálásra használják. Jelölje meg a meghatározásnak megfelelő kifejezést:
13) A Lego Mindstorms EV3 építőkészlet része, amelyet a robot precíz és erőteljes mozgásainak programozására terveztek:
ÖNKORMÁNYZATI KÖLTSÉGVETÉSI OKTATÁSI INTÉZMÉNYKIEGÉSZÍTŐ OKTATÁS
A MŰVÉSZETI ÉS KÉZMŰVÉSZETI HÁZ GYERMEKEKNEK
KÖZSÉG
KAUKÁZUSI KERÜLET
Óravázlat
ebben a témában : "Bevezető óra a robotikából."
Résztvevők:
a „Robot” egyesület diákjai
1 év tanulás, 11-18 éves korig
Művészet. Kaukázusi 2016
Cél: a gyerekek érdeklődésének és a robotizálás iránti vágyának fejlesztése
Feladatok:
- nevelési:
Ismertesse meg a gyerekekkel a robotika és a modern robotgyártás főbb területeit;
Politechnikai ismeretek formálása a robotika legelterjedtebb és legígéretesebb technológiáiról;
Tanulja meg tudását és készségeit új helyzetekben alkalmazni.
- nevelési:
Pontosság és türelem fejlesztése a kivitelezőkkel való munka során;
Gondoskodó magatartás kialakítása a robotikai laboratórium anyagi és technikai bázisával szemben;
A kommunikáció kultúrájának előmozdítása.
- fejlesztés:
Fejleszti az önállóságot és a kreatív, találékony problémák megoldásának képességét;
- fejlessze a megfigyelőkészséget, az érvelési, megvitatási, elemzési, diagramok és technológiai térképek alapján végzett munkavégzés képességét;
Tervezési és technológiai képességek, térfogalmak fejlesztése.
- egészségmegőrző:
A biztonsági előírások betartása.
Felszerelés: számítógép, multimédiás prezentáció, kész robotok.
Anyagok: robot összeállítási diagramok, tervezői alkatrészek.
Eszközök: ceruza, vonalzó.
A leckében használt alapfogalmak:Lego - robotok, építés, programozás.
UUD kialakulása(univerzális tanulási tevékenységek):
Személyes UUD:
- Fejlessze a kíváncsiságot és az intelligenciát különféle problémás feladatok elvégzése során.
- Fejleszti a figyelmet, a kitartást, az elszántságot és a nehézségek leküzdésére való képességet.
- Erősítse az igazságérzetet és a felelősségérzetet.
Kognitív UUD:
- Ismerkedjen meg a fogalmakkal Lego - robotok ", " tervezés», « programozás».
- Jelölje ki egy adott alakzat részeit a kész roboton.
- Elemezze az alkatrészek elrendezését a robotban.
- Építs robotot alkatrészekből.
- Határozza meg egy adott alkatrész helyét a szerkezetben!
- Hasonlítsa össze a kapott (köztes, végeredményt) egy adott feltétellel!
- Elemezze a javasolt lehetséges lehetőségeket a helyes megoldás érdekében.
- Modellezzen robotot alkatrészekből.
- Végezzen kiterjedt ellenőrzési és önellenőrzési műveleteket: hasonlítsa össze a kész robotot a mintával.
- Ismerje a kivitelezővel való munka alapvető szabályait.
- Készítsen szabványos robotmodelleket alkatrészekből.
Kommunikációs UUD:
- Az egyéni és csoportos munkavégzés képességének fejlesztése.
- Feje ki véleményét és hallgassa meg mások véleményét,
Kiegészítse az elvtársak véleményét, működjön együtt társaival.
- Legyen képes kérdéseket feltenni.
Szabályozási UUD:
- Az osztálytermi tevékenység céljának meghatározásának képességének fejlesztése.
- Fogadja el és mentse el a tanulási feladatot.
- Végezze el az eredmények végső és lépésről lépésre történő ellenőrzését.
- Fogadja el megfelelően a tanár értékelését.
- A kognitív és személyes végrehajtási képesség fejlesztése
visszaverődés.
Használt pedagógiai technológiák:
Személyiség-orientált;
Csoport technológia;
A kollektív kreatív tevékenység technológiája;
Egészségmegőrző;
Egyéni képzés.
Tanterv:
- Az óra szervezési része. (2 perc)
- Közölje az óra céljait és célkitűzéseit (2 perc)
- Új anyag közzététele. (10 perc)
- Tevékenység tervezés.(3 perc)
- Praktikus munka. (20 perc)
- Összefoglalva a munkát. (3 perc)
A lecke előrehaladása.
1. Az óra szervezési része. Munkák előkészítése.
2. Az óra céljainak és célkitűzéseinek kommunikálása.
Tanár: Srácok, ma a robotika és a modern robotgyártás főbb területeivel fogunk megismerkedni.
3. Új anyag üzenete:
Tanár: A robotika egy alkalmazott tudomány, amely automatizált technikai rendszerek fejlesztésével foglalkozik.
A robotika az első lépés a műszaki ismeretek elsajátításában az automatizálás területén. Közvetlenül kapcsolódik olyan tudományokhoz, mint az elektronika, a mechanika, a számítástechnika, a rádiótechnika és az elektronika.
A robotika fajtái: építőipari, ipari, repülési, háztartási, extrém, katonai, űr, víz alatti.
A „robot” szót 1920-ban Karel Capek cseh író alkotta meg tudományos-fantasztikus színművében. A benne létrehozott robotok pihenés nélkül dolgoznak, majd fellázadnak és elpusztítják alkotóikat
A robot egy élő szervezet elvén megalkotott automata eszköz. A robot egy előre beállított program szerint működik. A robot szenzoroktól (érzékszervek analógjaitól) kap információkat a külvilágról. Ebben az esetben a robot egyszerre tud kommunikálni a kezelővel (utasításokat kapni tőle), és önállóan cselekedni.
A robotika és a mesterséges intelligencia rendszerek fejlesztése ugrásszerűen halad előre. Alig 10 évvel ezelőtt csak irányított manipulátorokat fejlesztettek ki. A mesterséges intelligencia programok a megoldandó problémák szűk körére irányultak. Az IKT fejlődésével minőségi ugrás történt a robotika fejlődésében.
A robotok fejlesztése a jövőben jelentősen megváltoztathatja az emberek életvitelét. Az intelligenciával felruházott gépeket sokféle munkára lehet majd használni, elsősorban azokra, amelyek nem biztonságosak az ember számára.
Az ipari robotika az egyik legsikeresebben fejlődő terület. Már vannak olyan gyárak, ahol 30 robot szerel össze autókat.
Jelenleg gyorsan fejlődik egy olyan irány, mint a bionikus protézisek létrehozása. A jövő műtőiben a robotok a sebészek kezének kiterjesztése vagy pótlása lesz. Pontosabbak, és lehetővé teszik a műveletek távirányító módban történő végrehajtását.
A robotokat felruházzák az „öntanulás” képességével, felhalmozva saját tapasztalataikat és felhasználva azokat ugyanazokban a helyzetekben, amikor más munkákat végeznek. Bármely találmány felhasználható jó vagy gonosz szándékkal, ezért a tudósoknak minden lehetséges forgatókönyvet figyelembe kell venniük, és előre kell látniuk felfedezéseik minden lehetséges következményét.
Az Android egy humanoid robot.
Robot osztályok:
Manipulatív,amelyek viszont helyhez kötött és mobil.
A manipulációs robotok olyan automaták, amelyek egy több fokú mozgékonyságú manipulátor formájú működtetőből és egy programvezérlő eszközből állnak.
Mobil , amelyek viszont kerekesre, gyalogosra és lánctalpasra oszlanak. És még kúszni, úszni, repülni.
A mobil robot egy automata gép, amelynek mozgó alváza és automatikusan vezérelt hajtásai vannak.
Robot alkatrészek: Az aktuátorok a robotok „izmai”. Jelenleg a hajtásokban a legnépszerűbbek az elektromos motorok, de más vegyszereket vagy sűrített levegőt használó motorokat is használnak.
4. Tevékenység tervezés.
Tanár: Megtanulta a robotokat és a robotikát, és most azt javaslom, hogy dolgozzon egy tervezőirodában, és rajzolja meg saját robotmodelljeit, találja ki célját, terjedelmét és felszerelését. Például: a modell szabályozza a rendet az utcán.
5. Gyakorlati munka. A tanulók vázlatot készítenek a robotjukról. Ismertesse műszaki jellemzőit.
javaslom neked a gyermekek oktatási tevékenységeinek összefoglalója 10-12 évesek (középcsoportos tanulók) „A robotika dzsungelében” témában. Ez a munka hasznos lesz mind az iskolai tanárok, mind a kiegészítő oktatásban dolgozók (klubvezetők) számára. Figyelmébe ajánljuk, melynek célja az iskolások kíváncsiságának fejlesztése, valamint a műszaki területek iránti érdeklődésük felkeltése, a mérnöki és programozói munka. További részletek itt: https://repetitor.ru/repetitors/informatika, sok érdekességet találsz
Cél: kialakítani a gyerekek elképzeléseit arról, hogy mi is ez robotika, mi a története, célja és helye a modern világban.
Demo anyag:
- Előadás „A robotika és a lego konstruktőrök története” témában,
- videó "Jungle".
Kiosztóanyag: Lego Education 9580 építőkészletek
Módszertani technikák: beszélgetés-párbeszéd, játékszituáció, prezentáció megtekintése, beszélgetés, tematikus testnevelés, kísérlet, iskolások produktív tevékenysége, elemzés, összegzés.
Óra összefoglalója „A robotika dzsungelében”
Tanár: „Sziasztok, srácok!
Minden korábbi órán megismerkedtünk a Lego konstruktorral és a Lego Education programmal. Megtanulta, hogyan kell robotokat összeállítani kész utasítások segítségével, és saját maga programozza be a cselekvéseiket. Ma minden tudásunkat összefoglaljuk a „Vicces állatok” rovatban, azaz négy modellt fogunk megkonstruálni. 1. osztály:
- "Ordító oroszlán"
- "Éhes aligátor"
- "Dummer Monkey"
- "Táncoló madarak"
Ennek érdekében ma egy kirándulást teszünk a dzsungelbe, de nem egy hétköznapi, hanem egy robotdzsungelbe. Az utazókat 4 csoportra osztják. Minden osztálynak rövid időn belül össze kell állítania egy robotot, létre kell hoznia egy programot a Lego Education környezetben, és „életre kell kelteni a modellt”. Tudományos kísérletekben megtudjuk, melyik csoport a legenergiásabb, legbarátságosabb, leggyorsabb az összeszerelés gyorsaságának és helyességének, valamint a robot viselkedésének megfigyelésével.
A diákok gyülekezni kezdenek.
Tanár: „Amíg a tervezők munkával vannak elfoglalva, meghívjuk a Lego robotok területén dolgozó szakembereket, hogy beszéljenek a modern tervezők és robotok történetéről.”
Hallgatók: „A robotika (a robotoktól és a technológiától; angolul robotics) olyan alkalmazott tudomány, amely automatizált technikai rendszerek fejlesztésével foglalkozik, és a termelés intenzitásának legfontosabb technikai alapja.
Az általános célú robotok legfontosabb osztályai a manipulatív és a mobil robotok.
Manipulációs robot- automata gép (helyhez kötött vagy mobil), amely több mozgékonyságú manipulátor formájú működtetőből és programvezérlő berendezésből áll, amely a gyártási folyamatban motoros és vezérlési funkciók ellátására szolgál. Az ilyen robotokat padlóra szerelhető, függesztett és portálos változatban gyártják. Legelterjedtebbek a gép- és műszergyártó iparban.
Mobil robot- automata gép, amely mozgó alvázzal rendelkezik, automatikusan vezérelt hajtásokkal. Az ilyen robotok kerekek, járhatók és követhetők (vannak mászó, úszó és repülő mobil robotrendszerek is.
A robotrendszerek az oktatás területén is népszerűek, mint modern high-tech kutatási eszközök az automatikus vezérléselmélet és a mechatronika területén. Használatuk a közép- és felsőfokú szakképzés különböző oktatási intézményeiben lehetővé teszi a „projektalapú tanulás” koncepciójának megvalósítását, amely az Egyesült Államok és az Európai Unió olyan nagy közös oktatási programjának alapját képezi, mint az ILERT.
A robotrendszerek képességeinek felhasználása a mérnökképzésben lehetővé teszi a szakmai készségek egyidejű fejlesztését több kapcsolódó tudományterületen: mechanika, vezérléselmélet, áramkör-tervezés, programozás, információelmélet. A komplex tudás iránti igény hozzájárul a kutatócsoportok közötti kapcsolatok kialakításához. Ezen túlmenően, már a speciális képzés folyamatában a hallgatók szembesülnek azzal, hogy valódi gyakorlati problémákat kell megoldani.
Meglévő robotrendszerek oktatási laboratóriumok számára:
- Mechatronikai vezérlőkészlet
- Festo Didactic
- LEGO Mindstorms
- fischertechnik.
A robotika olyan tudományterületekre támaszkodik, mint az elektronika, a mechanika, a számítástechnika, valamint a rádió- és elektrotechnika. Létezik építőipari, ipari, háztartási, repülési és extrém (katonai, űr, víz alatti) robotika. A Lego sorozat a robotok iskolai tanulmányozásának fontos építőkészletévé vált.
LEGO(a dán fordításban „jól játsszon”) - játékok sorozata, amelyek alkatrészkészletek különféle tárgyak összeszereléséhez és modellezéséhez. A LEGO készleteket a dániai székhelyű LEGO Group gyártja. Itt, Dániában, a Jütland-félszigeten, Billund kisvárosában található a világ legnagyobb Legolandja – egy teljes egészében LEGO konstruktőrökből épült város.
A LEGO cég fő termékei a színes műanyag kockák, kis figurák stb. A LEGO segítségével olyan tárgyakat építhetünk, mint például járművek, épületek és mozgó robotok. Minden, ami megépült, szétszedhető, és az alkatrészek felhasználhatók más objektumok létrehozására. A LEGO cég 1949-ben kezdett el műanyag kockákat gyártani. Azóta a LEGO filmekkel, játékokkal, versenyekkel és hét vidámparkkal bővült. A tervezőnek azonban sok klónja és hamisítványa van.
A „Robotok és Lego története” című előadás folyamatban van
Tanár: „És most fiatal kutatók megosztják tudásukat a dzsungelről. Mesélni fognak neked a dzsungelről."
Diákok: „A ju?ngli fák és cserjék magas füvekkel kombinálva. Az Indiában élő angolok ezt a szót a hindi nyelvből kölcsönözték.
A legnagyobb dzsungel az Amazonas-medencében található Közép-Amerika nagy részén (ahol „selváknak” nevezik őket), Afrikában az egyenlítői térségben, Délkelet-Ázsia számos területén és Ausztráliában. A dzsungelfáknak számos közös jellemzőjük van, amelyek nem láthatók a kevésbé nedves éghajlatú növényekben: Sok faj törzsének alapja széles, fás nyúlványokkal rendelkezik.
A fák tetejét gyakran nagyon jól összekötik egymással a szőlőtőkék. A dzsungel további jellemzői közé tartozik a fák szokatlanul vékony (1-2 mm) kérge. A dzsungelben széles orrú majmok, számos rágcsálócsalád, denevér, láma, erszényes állat, több madárrend, valamint hüllők, kétéltűek, halak és gerinctelen állatok élnek.
Sok feszített farkú állat él a fákon. Nagyon sok rovar van, főleg pillangók, és sok hal. A bolygó állat- és növényfajainak kétharmada a dzsungelben él. Becslések szerint több millió állat- és növényfajt nem írtak le."
A Jungle videó lejátszása.
A diákok a Lego WeDo segítségével készítenek modelleket ordító oroszlánról, dobos majomról, éhes aligátorról és táncoló madarakról. A tanulók robotokat szerelnek össze, programoznak és modelleket mutatnak be. Az illetékesek nyílt órán ismertetik a kitűzött célokat és célkitűzéseket elemző táblázat kitöltésének eredményét.
Robot modellek
1. számú csoport.
1.1-es tanuló: „Összeállítottunk egy „majom-dobos” modellt és programoztunk. Az energia a laptopról a motorra kerül, a motorról pedig először a kis fogaskerék forog, majd a gyűrűs fogaskerék. Ez viszont forgatja a tengelyt. Az öklök emelik és engedik dobosunk mancsait. Azzal a feladattal álltunk szemben, hogy építsünk egy majmot, amelyik különböző ritmusokat ver, és ez sikerült is. A bütykök helyzetének változtatásával igyekeztünk a majom különböző mozgásait létrehozni. A pozíció megváltoztatása megváltoztatja a majom mancsaütéseinek hangját és időpontját.”
1.2-es tanuló: „Rijesztő megjelenése ellenére ez a nagy, több mint két méter magas majom nagyon barátságos; Az azonos nyájból származó hímek általában nem versenyeznek egymással, és ahhoz, hogy a vezérnek engedelmeskedjenek, elég, ha elkerekedik a szeme, és megfelelő kiáltást hallat, miközben ujjaival mellkason üti magát. Ez a viselkedés csak cselekmény, és soha nem követi támadás.
Valódi támadás előtt hosszan és némán néz az ellenség szemébe. Közvetlenül a szemébe bámulni nem csak a gorillák, hanem szinte minden emlős esetében is kihívást jelent, beleértve a kutyákat, macskákat és még az embereket is. A baba gorillák majdnem négy évig maradnak anyjukkal. Amikor megszületik a következő, az anya elkezdi elidegeníteni az idősebbet, de ezt soha nem teszi durván; úgy tűnik, meghívja, hogy ő maga próbálja ki magát a felnőttkorban.
Miután felébredtek, a gorillák élelmet keresnek. A fennmaradó időt pihenésre és játékra fordítják. A vacsora után egyfajta ágyneműt rendeznek a földre, amin elalszanak.”
2. számú csoport.
2.1 tanuló: Összeállítottunk egy „ordító oroszlán” modellt. Az energiát átadják a motornak, amely energiát kap a számítógéptől. Ez hajtja a fogaskereket, ami forgatja a koronakereket. A koronakerék ugyanahhoz a tengelyhez kapcsolódik, amelyen az oroszlán elülső mancsai vannak rögzítve, amikor a tengely forog, az oroszlán leül vagy lefekszik. Mutatjuk, hogyan működik a modell.
Diák #2.2:. „Az oroszlán ragadozó emlősfaj, egyike a párducnemzetség négy képviselőjének. A tigris után a második legnagyobb élő macska - egyes hímek súlya elérheti a 250 kg-ot. Az oroszlán jellegzetes vonása a hímek vastag sörénye, amely nem található meg a macskacsalád más képviselőiben.
A nyílt tereket kedveli, ahol ritka fák árnyékában hűvösre talál. A vadászatnál jobb, ha széles rálátással rendelkezünk, hogy messziről észrevegyük a legelésző növényevők csordáit, és stratégiát dolgozzunk ki, hogyan lehet észrevétlenül megközelíteni őket. Külsőleg lusta vadállat, amely szunyókál és sokáig ül.
Csak akkor szabadul ki kábulatából, ha az oroszlán éhes, és arra kényszerül, hogy növényevők csordáit üldözze, vagy amikor meg kell védenie a területét. Az oroszlánok az ókorban és a középkorban népszerűek voltak a kultúrában, megjelentek a szobrászatban, a festészetben, a nemzeti zászlókon, címereken, a mítoszokban, az irodalomban és a filmekben.”
3. számú csoport.
3.1 tanuló: Összeállítottunk egy „éhes aligátor” modellt. Az energia a számítógépről a motorra kerül, amely forgatja a fogaskereket. Ez a fogaskerék egy tengelyre van felszerelve egy szíjtárcsával. Egy kis szíjtárcsára egy szíjat helyeznek, amely átadja a mozgást egy nagy szíjtárcsának. Kinyitja és becsukja az aligátor száját. Mutassuk meg, hogyan működik a modell: tegyél be egy halat - a száj bezárul, a halat vedd ki - a száj kinyílik.
3.2-es tanuló: „Az alligátor egy nemzetség, amely csak két modern fajt foglal magában: az amerikai (vagy Mississippi) aligátort és a kínai aligátort. A nagy aligátorok szeme vörös, míg a kisebbeké zöld. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően éjszaka észlelhető egy aligátor. A történelem során valaha feljegyzett legnagyobb aligátort az Egyesült Államok Louisiana államának egyik szigetén fedezték fel – hossza . Több óriáspéldányt is lemértek, amelyek közül a legnagyobb több mint egy tonnát nyomott.
Csak két ország van a világon, ahol e nemzetség képviselői élnek - az Amerikai Egyesült Államok és Kína. A kínai aligátor veszélyben van. Az amerikai aligátor az Egyesült Államok keleti partján él. Csak Floridában számuk meghaladja az 1 millió egyedet. Az egyetlen hely a Földön, ahol az aligátorok és a krokodilok együtt élnek, Florida.
A nagy hímek magányos életmódot folytatnak, ragaszkodnak a területükhöz. A kisebb hímek nagy csoportokban láthatók egymás közvetlen közelében. A nagytestű egyedek (hímek és nőstények egyaránt) védik területüket a kis aligátorok toleránsabbak az azonos méretű egyedekkel szemben.
A krokodil és az aligátor közötti különbség: A legnagyobb különbség a fogakban van. Amikor a krokodil állkapcsa zárva van, látható az alsó állkapocs nagy negyedik foga. Az aligátorban a felső állkapocs fedi ezeket a fogakat. A szájkosaruk alakjáról is megkülönböztethetők: az igazi krokodilnak éles, V-alakú pofa, míg az aligátornak tompa, U-alakú pofa.”
Aligátor
4. számú csoport.
4.1. számú diák: „Készítettünk egy „táncoló madarak” modellt. Az energia átadódik a motornak, és a fogaskerék forog a számítógépről. Ugyanarra a tengelyre van felszerelve egy görgővel, ami szintén forog. A csiga tetejére egy madár van rögzítve, és egy szíj van a tárcsára. Amikor egy szíjtárcsa forog, a szíj elmozdul, és egy másik szíjtárcsát forgat. Célunk az volt, hogy olyan szerkezetet hozzunk létre, amelyben a madarak először egy irányba, majd más-más irányba forognak. Mutassuk meg, hogyan működik a modell: sebességváltással különböző irányokba forgathatja a madarakat.”
