Was ist heute pädagogische Robotik?

Kurz über dich:

Ich bin kein Experte auf dem Gebiet der Pädagogik und Erziehung, ich behandle Kinder zu Beginn meines Lebens ausschließlich als Individuen und nicht als „Blumen des Lebens“, und ich möchte sie interessieren und meine Erfahrungen an sie weitergeben. Ich arbeite seit mehreren Jahren in der Robotik und habe ein echtes Interesse an diesem Bereich.

In Russland gibt es immer mehr Kreise der Robotik, aber nur wenige Eltern verstehen, was genau dieser Trend ist. Die meisten von ihm sind skeptisch und glauben, dass alles an das übliche LEGO gebunden ist, das Sie zu Hause spielen oder als ein vom Leben getrenntes Objekt betrachten können, auf das Sie Ihr Kind zu seiner Unterhaltung und Entspannung schicken können. Auf der anderen Seite betrachten einige diesen Beruf als das Los der Genies oder Nerds. Nun, oder dass es aus ihrem Kind ein Genie machen kann.



In der Tat ist pädagogische Robotik weder ein abstruses Fach noch ein Beruf der Zukunft oder sorglose Unterhaltung. Und es ist die Grundlage für eine ernsthafte Untersuchung der angewandten technischen Fähigkeiten, die derzeit für den zukünftigen Technikfreak erforderlich sind.

Natürlich ist diese Aktivität nicht jedermanns Sache - viele Kinder wollen nicht unbedingt „langweilige“ Theorie lernen, anstatt unter bestimmten Bedingungen in der Sportabteilung herumzutollen. Wenn Sie jedoch ständig etwas mit Ihren eigenen Händen erstellen möchten, sich für Computertechnologie interessieren oder einfach nur Interesse an einer Technologie zeigen, kann die pädagogische Robotik viele Fähigkeiten vermitteln, zum Beispiel:

• Selbstgestaltungsstrukturen
• Verstehen, wie verschiedene Mechanismen funktionieren
• Grundlagen der Computerkenntnisse
• Programmierprinzipien
• Prozessoptimierung und Suche nach alternativen Lösungen
• Die Verwendung von Englisch (Standard in der technischen Industrie)
• Verstehen "Wofür ist Mathe?"
• Die Interaktion der Software mit dem Design
• Teamwork und allgemeine Sozialisation

All dies hängt natürlich von der ausreichenden Ausstattung eines bestimmten Kreises, der Berufsausbildung des Lehrers und dem großen Interesse seinerseits sowie einigen anderen individuellen Faktoren ab.



Am wichtigsten ist, dass Sie sich nicht auf bestimmte Ergebnisse konzentrieren, z. B. das Gewinnen von Preisen bei verschiedenen Robotikwettbewerben. Sie werden vor allem für die Sozialisierung benötigt, um Interesse an der Branche und am Geist des Wettbewerbs zu wecken. Dies ist der Fall, wenn Partizipation in jeder Hinsicht wichtiger ist als Sieg. Hier ist die Robotik mit ihren Ausstellungen näher an einer Kunstschule, wo es hauptsächlich darum geht, andere anzuschauen und sich zu zeigen.

Als Ergebnis der Schulung kann man eine allmähliche Zunahme der Komplexität der zu erstellenden Projekte (sowohl im Kreis als auch zu Hause) in Betracht ziehen, aber hier ist alles individuell.

Kommen wir zu den am häufigsten gestellten Fragen:

Was machen wir in der Robotik?

Natürlich Roboter bauen! Interessant und anders. Von LEGO. Wir untersuchen, was Sensoren, Zahnräder, Schienen sind, wofür sie sind und wie sie verwendet werden. Wir werden einige Geräte aus der "Erwachsenenwelt" wie Parksensoren oder Sicherheitssysteme reproduzieren und auch alle Arten von gelaufenen Geländefahrzeugen bauen.



Für all dies müssen wir oft Mathematik und alltägliche Intuition verwenden. Und logisches Denken ist im Allgemeinen unser Alles.

Warum LEGO?

LEGO Mindstorms EV3-Lernkits sind der internationale Standard für Lernrobotik, da kein anderes Kit diesen Standardisierungsgrad, diese Benutzerfreundlichkeit und diese Studientiefe aufweist. EV3 (im Volksmund als „Eva“ bekannt), die dritte Generation des pädagogischen Roboterkits von LEGO, wurde 2013 veröffentlicht und verfügt über eine wirklich immense Bandbreite an Funktionen, die in Software und Hardware eingebettet sind. Die Kompatibilität mit allen anderen LEGO-Kits vor 40 Jahren ist offensichtlich die Fähigkeit, beliebige Teile für den Bau von Bauwerken zu verwenden. Übrigens haben die LEGO-Kits mechanische Komponenten (Differentiale, Elemente verschiedener Arten von Zahnrädern, Aufhängungselemente usw.) und sogar verständliche Pneumatik intelligent implementiert. Kein anderer Satz hat auf der gleichen Implementierungsebene etwas Ähnliches. Es gibt noch eine Fischertechnik, aber sie war für mich relativ selten, aber der Preis ist der gleiche.



Es gibt zwei Gründe für Skepsis gegenüber LEGO:

1. Oberflächliche Bekanntschaft mit diesem Set. Viele Lehrer aus Robotikkreisen (sogar Gymnasien!) Sündigen, weil sie nicht wissen, woran sie arbeiten. Da sie mit den Grundlagen des Entwurfs von Mechanismen und der Programmierung nicht sehr vertraut sind, können sie nicht alle Funktionen des Tools bewerten und noch weniger für Bildungszwecke verwenden.

2. Die hohe Nase der Anhänger der "alten Schule". Hier geht es um diejenigen, die behaupten, dass diejenigen, die sich mit LEGO beschäftigen, nichts über Transistoren und Widerstände wissen, und im Allgemeinen machen wir alles aus den vorgefertigten Blöcken und programmieren die Blöcke. Alle von ihnen sind wahr. Wir wissen es nicht. Nur in der Robotik geht es nicht um Elektronik und Löten, sondern um die Lösung praktischer Probleme und die Automatisierung. Es gibt auch eine Variation mit „coolen Programmierern“, die sofort Mikrocontroller und blinkende LEDs programmieren und dabei den mechanischen Teil völlig vergessen.

In Wirklichkeit hat LEGO Mindstorms nur zwei wichtige Minuspunkte:

• Geringe Steifigkeit großer Strukturen
• Große Größe und Gewicht des Hauptmoduls und der Motoren (das Set enthält keine Miniaturservos)

Für den Bildungsprozess ist dies jedoch selten ein Hindernis.

Für welches Alter ist Robotik geeignet?

Von ungefähr 6-7 bis 67 Jahren :)

In der Tat ist alles sehr individuell. Im Alter von 5 bis 6 Jahren befinden sich die meisten Kinder noch in der Phase des „Spiels - die Grundlage der Bildung“. In diesem Alter besteht die Hauptsache darin, die Fähigkeit des Schaffens zu erwerben, dh vom Designer selbst zu lernen, wie man ohne Anweisungen und Tipps nach eigenem Ermessen zusammenbaut. Ab einem Alter von ungefähr 5,5 Jahren bringe ich Kinder in Klassen, in denen sie im Wesentlichen „Rezepte“ haben - wir sammeln Autos, Muldenkipper, Flugzeuge und Hubschrauber aus Blöcken und statten diese Gebäude mit Motoren aus, damit sie die Räder und Schrauben drehen ( Wir beschäftigen uns mit LEGO WEDO 2.0). Ich programmiere nur für diejenigen, die lernen möchten, "wie es dort passiert".



Ab dem Alter von 7 Jahren reift das Kind normalerweise so weit, dass es sich bewusst mit komplexen Dingen befasst, ohne das Interesse zu verlieren. In diesem Alter beschäftigen wir uns bereits mit Eva und beherrschen Konzepte wie „Winkelgrad, Prozentsatz, Dezimalzahl“ (wie auch immer, hier arbeiten wir bereits eng mit Sensoren zusammen). Normalerweise hat niemand besondere Probleme damit, wenn ein Interesse an Erkenntnis besteht. Probleme entstehen nur, wenn wir schon etwas teilen, multiplizieren müssen, aber dies wurde in der Schule noch nicht getan.



10-14 Jahre sind das effektivste Alter für das Lernen, da die Einstellung zum Fach normalerweise ernster ist, das Interesse professioneller ist und keine Angst vor Mathematik der sechsten Klasse besteht. Außerdem können Sie erkennen, warum diese berüchtigten Sinus-Cosinus-Werte benötigt werden, deren angewandte Bedeutung in der Schule noch nicht erforscht ist.



Nach einem Jahr Training können Sie auch von LEGO zu einer freien Elementbasis wechseln (Single-Board-Computer und Sensoren aus China + Aluminiumprofile aus einem Baumarkt).

Aber was ist, wenn du dieses LEGO Haus kaufst und es selbst machst?

Dies ist eine gute Idee, wenn:

Sie haben mindestens minimale Kenntnisse über die Mechanismen und die Programmierung und können das Set unabhängig voneinander vollständig lernen. Sie haben extra ~ 40 tr. um ein Kit und einige zusätzliche Module zu kaufen. Aber auch in diesem Fall ist es besser, gleichzeitig im Kreis zu studieren und zu Hause die Ideen zu entwickeln, die mir nach dem Studium eines neuen Themas in den Sinn kamen.

Warum verwenden wir keine Anweisungen?

Anleitung - vom Bösen :)

Wenn ein Kind etwas gemäß den Anweisungen baut, wiederholt es dies einfach, ohne sich mit der Frage zu befassen, warum dieses oder jenes Teil oder diese Baugruppe benötigt wird. Natürlich ist es eine schlechte Idee, ein teures LEGO Tehnic-Kit mit einer Reihe von Mechanikern und Pneumatikern zu kaufen und die vorgeschlagenen Modelle nicht gemäß den Anweisungen zu bauen, zumindest um das Funktionsprinzip zu studieren. Diese Modelle sind sehr komplex und interessant zu studieren. Die Hauptsache in unserem Kreis ist jedoch die Umsetzung eines Prinzips. Aber auf welche Weise ist das Problem des Schülers, das er mit seinem Kopf lösen muss? Auch wenn es falsch ist, mit Fehlern, aber - selbst. Anweisungen werden nur verwendet, wenn wir ein Modell mit sehr komplexer Mechanik und / oder ein Programm zum Studium des Funktionsprinzips zusammenstellen.

Wenn der Kreis ständig gemäß den Anweisungen gesammelt wird, ist dies ein Beweis für die berufliche Inkompetenz des Lehrers. Dies wird häufig in Franchise-Kreisen und an Schulen beobachtet.

Eine Ausnahme können Bücher sein - Sammlungen verschiedener mechanischer Einheiten von LEGO (und nicht nur). Ein solcher Spickzettel ist beim Entwerfen sehr nützlich.

Wie läuft der Programmierprozess ab?

Für LEGO Mindstorms EV3 gibt es mehrere Optionen:

1. Integrierte Programmierumgebung direkt im Hauptmodul. Von dort aus können Sie einfache lineare Algorithmen programmieren, z. B. "Gehen Sie zuerst zur Wand und biegen Sie dann rechts ab". Hier fangen wir an. Dies ermöglicht es uns, das Erlernen der Computerprogrammierung zu verzögern und uns auf die Grundlagen zu konzentrieren.
2. Spezielle Software für Computer und Tablets, basierend auf dem "Erwachsenen" -System der visuellen Programmierung LabView. Das Programm besteht aus Funktionsblöcken. Auf diese Weise können Sie Probleme beim Studium der Syntax vermeiden und die Funktionalität ist der Textprogrammierung für Erwachsene nicht unterlegen. Es sieht zwar sperrig aus, ja. Aber klar. Schleifen, bedingte Anweisungen, Variablen, Funktionen und all dies ist verfügbar. Dies ist unser Hauptwerkzeug.
3. Wenn Sie möchten, können Sie C oder eine andere Programmiersprache verwenden. Wenn jedoch eine solche Frage auftaucht, ist es besser, Arduino zu verwenden, und im Allgemeinen ist dies eine ganz andere Geschichte.

Damit werde ich enden, danke fürs Lesen!