Робототехника для детей или Лего конструирование

В мире взрослых робототехника — серьезная наука, являющаяся базой многих производственных процессов и занимающаяся разработкой автоматизированных систем управления. Она опирается на множество других дисциплин: механика, информатика, математика, кибернетика, электроника, электротехника и т.д. Без робототехники нельзя обойтись ни в строительстве, ни в медицине, ни даже в быту. Успешно применяют ее и в экстремальных направлениях: космос, военный, подводный мир.

Но для детей все намного проще. Придя на занятия по Лего конструированию, они не будут просиживать, изучая длинные сложные формулы. На уроках детской робототехники ученики собирают занимательные модели с простейшей поведенческой программой, участвуют в экспериментах и наблюдениях, а в конце играют, закрепляя полученные знания. А самое главное: ребенок сам может выступить в роли создателя, изобретая полезные механизмы.

Зачем нужен кружок робототехники

Вы удивитесь, но роботы встречаются в нашей жизни на каждом шагу. Стиральная машина или пылесос, банкомат или турникет обладают необходимыми для робота свойствами. Но не стоит думать, что абсолютно все дети, которые ходят на кружок робототехники, вырастут крутыми инженерами, способными чинить машины и создавать принципиально новые устройства.

Амбициозные родители спросят, зачем же тогда ходить на секцию, от которой нет видимой пользы. На самом деле польза есть, и она огромна. Ребенок развивает мелкую моторику, что полезно в любом возрасте, стимулирует когнитивные функции мозга, учится усидчивости, расширяет творческий потенциал и кругозор. Активно задействованы на занятиях пространственное и логическое мышление. Дети совершенствуют речь, выступают перед другими и работают в команде, учатся самокритике, отсеивают неправильные решения, чтобы как можно скорее приступить к поиску верного варианта. Получают навыки конструирования, знания по физике, математике, логике.

Программа обучения

Модульная робототехника реализуется на базе роботов Lego. Для каждой возрастной категории существует программа, разработанная с учетом психологических и физиологических особенностей группы.

Lego First Construction 5+

«Первые конструкции» разработаны для дошкольников от 5-7 лет (не путать с «Первые механизмы», предназначенные для исследования подвижных механизмов с осями, колесами, шестернями, являющиеся второй ступенькой после First Construction). Их используют для изучения статических сил, на их основе учатся собирать движущиеся конструкции.

Лего 9660 позволяет собрать до шестнадцати сооружений для изучения важных тем:

• строительство: навесы и крыши, стены, удочки;
• устойчивость — тросы, подпорки и мосты;
• баланс — подвешивание деталей, падающая башня, птица;
• передача момента силы — вертушка, шарнир, ось;
• оптимальная форма — гибкость и жесткость, башни, арочный мост, V-образный мост.

Дети изучают равновесие, баланс, пополняют речь новыми словами — техническими понятиями и терминами. Набор предназначен для знакомства с окружающим миром, природными силами. Ученики разбираются в принципах работы рычагов, осей, простейших устройств, учатся создавать прочные, устойчивые сооружения. Есть ряд практических заданий, подробные инструкции.

Lego WeDo 

WeDo — уникальное и занимательное средство, позволяющее «вдохнуть разум» в создаваемые модели. Полностью соответствует ФОС, материалы уже подготовлены для использования на уроках. Отлично развивает навыки коммуникации, критического и творческого мышления, учат работать в команде. Помогает осознать роль технологий в быту. 

Дети собирают интересные конструкции, пишут для них поведенческие программы, наблюдают и экспериментируют, дорабатывают и усложняют уже созданное. Обязательно уделяется время свободной игре, что улучшает усвоение знаний и помогает лучше закрепить материал.

Базовый комплект: модели, подключающиеся к компьютеру. Есть датчики, электромоторы, мультиплексор, ПО, 24 урока с подробным инструктажем.

Ресурсный набор: дополнительные элементы для проектирования более сложных конструкций. В комбинации с предыдущим дает возможность построить 4 сооружения: дом, подъемный кран, автомобиль, колесо обозрения. ПО WeDo и датчики несовместимы с WeDo 2.0.

LEGO 31313 Mindstorms EV3

От двенадцати до восемнадцати лет. Дает возможность полностью сконструировать робота с нуля и управлять им при помощи базовых команд. В специально разработанном приложении EV3 ProgrammerApp все понятно и удобно. Благодаря ему робот будет выполнять все приказы: двигать конечностями, ходить, а при разблокировке всего функционала получит еще больше возможностей. Управление осуществляется пультом. В наборе 601 деталька.

С Mindstorms EV3 дети работают по нескольким направлениям:

• проектирование — в индивидуальном порядке и с другими учениками, с анализом своих и чужих работ;
• информатика — знакомство с программированием на понятном уровне, применение его основ для решения задач;
• математика — развитие математического и логического мышления, реализация условных и абстрактных концепций на деле;
• технология и физика — обучающиеся проверяют собственные гипотезы и предположения, исследуют технологии и пытаются создать их аналогии.

Lego Mindstorms 9+

Новейшая модель в робототехнике — Mindstorms 9+! Можно собрать до пяти вариаций на выбор, установить внутрь электронные детали, моторы, запрограммировать через удобный интерфейс. Роботы распознают звук и свет, выполняют заданные команды. Управление моделями осуществляется инфракрасным пультом или через бесплатные приложения на планшете или смартфоне. На сайте Лего ребенок может поделиться созданными конструкциями, программами, скачать дополнительные материалы.

Как оценивать результат

Не следует думать, что после первого же занятия ребенок придет домой и подробно расскажет об устройстве компьютера или сделает робота для открытого исследования космоса. Изменения индивидуальны и накапливаются с каждым уроком постепенно. Кто-то не сразу понимает, как это: придумывать самостоятельно, а не делать по инструкции, а кто-то   не умеет работать с другими людьми, и практически все не уверены в себе во время презентации и защиты проекта. Оценить, как далеко продвинулся ваш сын или ваша дочь, обучаясь в школе робототехники, можно по следующим критериям:

1. Сборка без инструкции. Многие дети благодаря установкам, буквально вбитым в голову, боятся конструировать самостоятельно. Есть и прямо противоположная ситуация, когда собирается исключительно свое. Оба механизма имеют свои минусы: в первом случае это отсутствие творческой нотки в процессе работы, а во втором — не формируется понимание устройства, опыт, ребенок не умеет работать с готовыми решениями и собирать по инструкции.
   На Лего конструировании дети учатся корректировать схему сборки из имеющихся элементов, согласно предъявляемым к конечной конструкции требованиям.
2. Самостоятельность. Несмотря на то, что обычный Лего сейчас есть практически в каждой семье, справиться с поставленными задачами могут далеко не все. Со многими педагогу на первых порах приходится буквально сидеть, чтобы получился нужный результат. Но постепенно, в течение 3-4 месяцев, приходит и навык самостоятельности.
3. Законченность. Обучающийся должен решить задачу/проект. Отсюда и усидчивость: ребенок строит и завершает проект, создает простую, удобную в использовании конструкцию, учится понимать возможности конструктора.
4. Умение кодить. Используется С-подобный язык, учащиеся пишут в начале простые, затем постепенно усложняющиеся программы для движения робота. 
5. Несмотря на то, что в Лего конструировании используется определенный набор, ребенок после курса робототехники может собрать проект из любых элементов. На практике нередко встречаются дети, великолепно собирающие из Лего, но не умеющие даже по инструкции собрать простенькую модель из другого конструктора. 
6. Очень сильный и сложный навык — умение работать с другими членами коллектива. Кто-то сразу берет на себя роль лидера, а кто-то   отсиживается в тени, сваливая работу на другого. В командной работе в кружке робототехники педагог оценивает сильные и слабые стороны каждого, корректируя и направляя процесс в конструктивное русло. У нас отсидеться не получится.
7. Умение укладываться в рамки. Временные, так как занятие ограничено по часам, и материальные, поскольку забрать себе все детали не получится. Ученик стремится уложиться в имеющиеся ресурсы, пользуется смекалкой, ищет компромиссы в сложившейся ситуации.
8. Презентация. Ребята учатся презентовать готовые проекты, что сильно пригождается в будущем как в школьном обучении, так и на публичных выступлениях.

Как помочь юному робототехнику

Хорошо, когда родители заинтересованы и отслеживают процесс обучения. Ставят конкретные цели перед преподавателями: стесняется выступать — тогда больше внимания уделяется презентованию, не умеет собирать без инструкции — постепенно учитель подводит к самостоятельной сборке.

Чтобы получить видимый результат, нужно чаще заниматься. Даже если дома нет дорогого Лего, используемого на уроках, можно отрабатывать базовые навыки на простых наборах или другом конструкторе. 

В некоторых ситуациях стоит взять пару индивидуальных занятий, чтобы проработать тему расширенно, разобраться с отдельными вопросами.

Не стоит ожидать чего-либо   , если ребенок посещает курс с огромными перерывами, не занимается самостоятельно и не проявляет личного интереса к секции.