Руководство по организации кабинета по робототехнике

организация кабинета по робототехникеУпоминание об обучении программированию и робототехнике в школе часто становится источником беспокойства даже для опытных учителей. Беспокойство редко вызвано трудностью предмета, а скорее всего недостатком времени и информации. Для того, чтобы вы успокоились и перестали переживать по этому поводу, мы и написали данную статью-инструкцию по организации кабинета по робототехнике в школе.

Самый первый шаг — найти немного информации по программированию и робототехнике. Обратите внимание, что мы не имеем в виду прохождение профессионального курса по программированию; в основном, учитель просто должен понимать, что могут дать знания по программированию его ученикам.

В общих чертах, ученики смогут извлечь пользу из обучения программированию в двух областях: профессиональной и личной.

Первая категория довольно проста и заметна из многих статистических данных о рынке труда. По данным статистики, уже в 2021 году только в России будет нехватка 900 000 специалистов в области ИКТ. Если это будущее кажется еще далеким, давайте взглянем на другую часть анализа: сегодня почти 80% всех вакансий, доступных на рынке, требуют хотя бы элементарных ИТ-навыков.

Исследование, проведенное Организацией экономического сотрудничества и развития, предполагает еще большую революцию. Они заявляют, что примерно через десять лет, когда сегодняшние школьники станут взрослыми, они будут трудоустроены на должности, которые еще не созданы.  Это также означает, что растет спрос на различные другие навыки, такие как вычислительное мышление и навыки программирования.

Собственно, в этом нет ничего удивительного. Современные технологии есть практически везде, мы используем их во всех сферах нашей жизни. Они существуют для упрощения задач, но чтобы ими пользоваться, нужно знать, как.

Польза от обучения программированию не ограничивается трудоустройством. Дети, знакомые с этим предметом, получают не только знания и навыки, необходимые на рабочем месте.

Прежде всего, программирование — это поиск и строительство дороги, которая позволяет вам добраться до обозначенной точки . Программирование поощряет метод осознанного мышления, который показывает детям, как легко и эффективно решать проблемы — будь то код или повседневная жизнь. Более того, использование кода развивает части мозга, отвечающие за память, концентрацию внимания и иностранные языки, что безусловно, может помочь в приобретении других навыков.

метод осознанного мышления

Как робототехника вписывается в школьную программу? Это может стать отличным введением в предмет технологии и физики. Вместо того чтобы сидеть перед книгой, дети могут наблюдать за многими явлениями, играючи. Как работают трансмиссии, каким образом гравитация влияет на конструкцию, как работают датчики и двигатели, что замедляет робота, что заставляет его двигаться быстрее… и все это во время игры.

Независимо от того, кем в будущем захочет стать ваш ученик, изучение программирования и робототехники никогда не будет пустой тратой времени.

С каждым годом все больше российских школ вводят программирование в свои учебные программы. Это касается как начальной, так и средней школы.

Хотя это изменение неудивительно, особенно в свете аргументов, описанных выше, новая тема породила новые опасения. К сожалению, это естественное следствие недостаточной подготовки педагогов к совершенно новому вызову.

Изменения в учебной программе оттолкнули многих учителей в неизвестное русло, имея только одну инструкцию — «выполнять». Но как? Мы рады, что у учеников есть возможность научиться программированию, но мы как-то забыли об учителях. А учителя — неотъемлемая часть этого дела. Без них дети не смогут получить необходимое образование.

Конечно, можно заниматься самообразованием при условии, что у вас будет достаточно времени для очного обучения. Однако, даже если вам удастся научиться программировать, вы не обязательно узнаете, как передать эти знания другим людям, особенно детям.

В настоящее время не существует программ, которые действительно могли бы подготовить начинающего учителя к преподаванию программирования. Но к счастью, есть еще один способ, который позволяет даже новичкам эффективно проводить занятия по программированию. Все, что вам нужно, это готовность экспериментировать и полагаться на чужой опыт.

Текущая ситуация в сфере образования, а также рассказы учителей вдохновили нас на создание краткого руководства для всех, кто может быть заинтересован в обучении робототехнике и программированию. Читайте дальше, чтобы узнать, что является самым важным при организации кабинета по робототехнике в школе.

Образовательные робототехнические наборы

Первый шаг к организации вашего робототехнического кабинета — это выбор правильного оборудования. Следует учитывать возраст, знания и способности ваших учеников, а также возможности набора, его долговечность и стоимость..

Решения, доступные в настоящее время на рынке, можно разделить на три основные группы: программируемые роботизированные игрушки, наборы для самостоятельной сборки, приложения и цифровые решения. По очереди попробуем описать их общие характеристики.

Программируемые роботы

Программируемые игрушки-роботы (например, Dash & Dot, Ozobot, Thymio 2, Cozmo) визуально приятны, и вы можете запрограммировать их, но до определенного момента. Эти закрытые роботы обычно составляют единое целое (они не разборные). Стоимость их сильно разнится. Цена одного робота составляет от 50 до 300 долларов, и это без каких-либо аксессуаров и дополнений — общая стоимость зависит от производителя.

Dash & Dot, Ozobot, Thymio 2, Cozmo

Эти роботы — хорошее решение для самых маленьких школьников. Они помогают ученикам легко понять, зачем вообще нужно уметь программировать.

Однако вы должны помнить, что большая часть доступных на рынке «обучающих роботов» больше похожи на игрушки, чем на обучающие инструменты. Хотя они и позволяют ученикам понимать основные команды программирования, но конструкция и процессы, происходящие внутри, остаются загадкой.

Юные конструкторы охотно и рано начинают экспериментировать; к сожалению, они могут так же быстро разочароваться, если нет возможности модифицировать устройство. Более того, конструкция закрытых роботов накладывает ограничения на программирование. Механическая конструкция не может выполнять все команды, и из-за этого у учеников появляется масса нерешенных вопросов.

С другой стороны, роботы такого типа обычно довольно прочные и в некоторых случаях могут быть дополнены интересными аксессуарами. Может и придется со временем что-то докупать.

Комплекты роботов для самостоятельной сборки

Следующее решение — комплекты для самостоятельной сборки. Такие бренды, как LEGO, VEX или Mbot, относятся к числу наиболее часто покупаемых. В этом нет ничего удивительного.

Набор Mbot

Помимо всех преимуществ роботов, эти наборы позволяют учителям знакомить учеников с элементами механики и физики; они также развивают пространственную ориентацию в процессе сборки. Тем не менее, если вы решили использовать наборы для самостоятельной сборки, следует учесть несколько моментов.

Во-первых, следует учитывать сложность набора. Вы должны быть уверены, что конструирование и программирование будут достаточно легкими для вашей группы детей. Попробуйте взглянуть на это с точки зрения ученика: считаете ли вы, что объединение элементов интуитивно понятно, просто и легко?

Во-вторых, мы советуем проверить, хватит ли для работы на весь учебный год данного набора. А пока вы думаете, посмотрите, какие дополнительные детали или дополнения доступны для такого набора. Подумайте над этим заранее. Далее следует обратить внимание на долговечность набора. Детали некоторых брендов (например, VEX) изнашиваются раньше, чем у других.

Еще одна важная вещь перед покупкой набора — проверка программного обеспечения. Это бесплатно? Если нет, то можно ли запрограммировать набор в другом ПО?

Давайте посмотрим на наборы Arduino. У них действительно много возможностей, поскольку вы можете соединить их с основными электронными элементами не входящими в набор. Arduino даже применяется в области Интернета вещей, дронов, модификаций автомобилей и т.д. В стартовом комплекте уже есть довольно много опций, поэтому цена у него соответствующая (около 60 €).

Однако, если вы хотите организовать кабинет робототехники, включающий в себя области STEM, где можно изучать не только программирование, но также механику и математику, то Arduino — не лучший выбор, потому что здесь нет механических частей. Очевидно, что вы можете собирать механические детали самостоятельно, но на это потребуется много времени. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что только продвинутые ученики будут знать, как работать с этими частями. Кроме того, для обучения с Arduino требуются предварительные знания в области электроники, иначе ваши ученики могут легко повредить хрупкие детали.

Плата Arduino

Также мы имели возможность поработать с наборами mBot. У них есть несколько полезных преимуществ. Например, эти наборы проще по конструкции, чем Arduino, и все необходимые элементы содержатся в одной коробке.

Наборы mBot STEM были подготовлены для школ и содержат достаточно элементов для создания нескольких роботов. Эти наборы также ориентированы на электронику, поэтому не ожидайте, что там будет много механических деталей. Обратите внимание, что mBots не рекомендуются для очень маленьких детей, т.к. они еще не знают и не могут знать основ электроники.

Еще один известный бренд образовательной робототехники — LEGO . Наборы, производимые этой компанией, обладают преимуществами, которые трудно превзойти.

образовательная робототехника - LEGO

Во-первых, дети уже умеют собирать модели из кубиков LEGO. Во-вторых, наборы содержат несколько электронных элементов и множество механических деталей. В-третьих, они отлично стимулируют творчество. Кроме того, из всех протестированных наборов, эти являются наиболее надежным решением для обучения робототехнике.

Поэтому неудивительно, что для обучения мы выбрали LEGO. Мы решили сосредоточиться на сериях Mindstorms и WeDo. Если вы хотите узнать о них больше, прочитайте этот обзор LEGO WeDo 2.0.

Чисто цифровые решения

Третье решение для введения программирования в школе включает использование цифровых инструментов, таких как Scratch или Code.org. Их популярность лучше всего выражается в цифрах.

Code.org

На момент написания этой статьи на их счету уже было создано почти 111 миллиона проектов, 25 из них были размещены на веб-сайте Scratch и 90 миллиард строк кода были созданы с помощью Code.org. Цифровое программирование можно адаптировать практически к потребностям каждого ученика. Дети младшего возраста могут расставлять красочные блоки, которые образуют алгоритм; Старшие школьники могут изучить основы языков программирования, используемых профессиональными программистами, таких как JavaScript или Python. Цифровые решения обеспечивают повышение навыков работы с компьютером с небольшими затратами.

К сожалению, чисто цифровые решения имеют ряд недостатков. Во-первых, они не подходят для самых младших школьников, потому что они более продвинутые. Во-вторых, многие дети не понимают концепции программирования, если они не видят их в реальной жизни. И, конечно, часть удовольствия от программирования конечно теряется.

Оборудование и программное обеспечение

Для программирования роботов ученикам потребуются компьютеры и правильно подобранное программное обеспечение.

Нет необходимости вкладывать средства в новые компьютеры, но перед покупкой комплектов робототехники обязательно нужно учесть их системные требования. Может случиться так, что ваша школа полагается на старое оборудование. В таком случае рекомендуем взглянуть на более старые наборы робототехники. Обычно они имеют аналогичную образовательную ценность, и они не заставят вас заменять все свое оборудование.

Планируя покупать наборы для робототехники, вы должны помнить, что использование приложения для программирования может подтолкнуть вас на определенные затраты. Вам не придется платить, например, за приложение для программирования LEGO Education Mindstorms EV3, LEGO WeDo 1.0, LEGO WeDo 2.0, а также за VEX и Arduino на языке C. Но если вы хотите использовать приложение ROBOTC, то вы должны будете платить по 49 долларов за каждую установку. А если у вас 10 компьютеров?

наборы для робототехники

К счастью, есть и бесплатные решения. Интересный вариант связан с использованием хорошо известного Scratch для программирования роботов LEGO WeDo. Это расширение было создано и официально доступно. Наборы mBot можно свободно программировать в среде mBlock, основанной на Scratch. Кроме того, есть возможность использовать экспериментальные расширения, доступные на ScratchX, но это более рискованно, чем использование официального программного обеспечения для программирования.

В некоторых школах есть планшеты, и они, безусловно, отлично подходят для младших школьников, особенно если вы используете наборы WeDo 2.0.

Однако программное обеспечение для программирования может отличаться в зависимости от версии компьютера или планшета. В качестве примера возьмем программу Mindstorms EV3. Он доступен на планшетах, но в урезанной версии, которая не включает все параметры, которые вы могли бы задействовать на его компьютерной версии. Поэтому, если вы подумываете о покупке оборудования для своих наборов робототехники, мы настоятельно рекомендуем покупать портативные компьютеры. Это наиболее гибкое решение, которое будет работать практически со всеми наборами робототехники, доступными в настоящее время.

Планирование уроков

Допустим, вы уже подготовили комплекты и оборудование для робототехники. Все было успешно установлено и настроено. Что дальше? Вам необходимо составить план уроков. В этом аспекте у вас также есть несколько вариантов:

Если у вас достаточно знаний по предмету, опыта и (самое главное) достаточно свободного времени, чтобы подготовиться к занятиям, вы можете создать всю программу самостоятельно .

Если у вас нет знаний или опыта, но вы очень нетерпеливы и у вас есть масса свободного времени, вы можете подготовить рабочую программу самостоятельно, с помощью источников, найденных в Интернете .

Не будем углубляться в первый случай. Если у кого-то есть обширные познания в программировании и много свободного времени для подготовки к занятиям, он даже не будет читать эту статью, потому что он уже знает все, что здесь описано. Вместо этого мы сосредоточимся на втором случае.

Интернет может стать отличным источником вдохновения. Как учитель, вы можете использовать материалы, изначально созданные энтузиастами в сфере робототехники, и адаптировать их к потребностям учеников. Кроме того, в большинство наборов робототехники входит несколько идей для уроков. Однако их обычно недостаточно. В конце концов, как вы собираетесь обучать ребят робототехнике в течение целого учебного года всего с 3 моделями роботов?

Если вы хотите разработать хорошую функциональную рабочую программу, вам лучше всего сделать это самостоятельно. На крайний случай, возьмите наборы домой, чтобы в спокойной обстановке в них разобраться. Если не получится, Интернет в помощь.

Функциональная рабочая программа

Только построив и запрограммировав самостоятельно, вы сможете по-настоящему узнать сложность конкретного опыта. Этот метод также помогает учителю узнать, с какими проблемами могут столкнуться его ученики — козырная карта во время урока! Тем не менее, чтобы создать полную рабочую учебную программу, следуя этому методу, вам придется потратить очень много часов, но оно того стоит.

Обучение на практике

Чтобы обучать робототехнике, учитель также должен соответствовать определенным требованиям. Самое главное — сохранять энтузиазм во всем.

Как упоминалось ранее, тому, кто преподает основы программирования, не обязательно знать, как программировать профессионально. Если у кого-то есть подготовленные учебные материалы высокого качества, то они вообще легко все поймут. Но перед началом занятий рекомендуется познакомиться с основами программирования.

При работе с многочисленными группами детей мы рекомендуем учителям объединяться в пары. Хотя проведение урока двумя учителями одновременно может показаться излишним, обучение в парах обеспечивает эффективное обучение как детей, так и самих учителей. Например, один учитель может сосредоточиться на объяснении теоретических концепций и задач всей группе, а второй учитель может сосредоточиться на практических проблемах при сборке наборов и их подключении. Применение этого подхода не является обязательным, но облегчает работу и гарантирует, что все ваши ученики поймут материал.

Также вам следует обратить внимание на рабочие места — как для учеников, так и для учителей.

Прежде всего, каждое рабочее место должно в себя включать мощный компьютер и беспроводную мышь. В связи с характером занятий, учителю часто придется перемещаться по кабинету, поэтому беспроводная мышка нужна обязательно.

Еще одна важная вещь для учителя — это возможность наблюдать, как работают ученики. Это недостижимо в стандартном классе, где парты стоят рядами, а ученики смотрят прямо на доску. Лучшее решение — переместить стол к трем стенам в форме буквы «П».

рабочее место

Такое расположение имеет несколько преимуществ: во-первых, учитель может видеть работу своих учеников как из середины класса, так и из-за своего стола; во-вторых, ученики концентрируются на своей работе, их не отвлекают другие; в-третьих, свободное пространство кабинета можно использовать для тестирования роботов или всего, что вам нужно в данный момент. Все вышеперечисленное улучшает комфорт учеников и учителя.

Вкратце: если вы хотите начать занятия по программированию и робототехнике, вам понадобятся наборы робототехники, компьютеры или планшеты для программирования, подключение к сети Интернет и, возможно, проектор. А если у вас уже есть компьютеры, то считайте, что четвертая часть пути уже пройдена. Удачи вам в ваших начинаниях.

С Уважением, MonitorBank

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *