Образовательная робототехника без конструкторов: за и против

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Share Button

Считаете, что детские кружки робототехники делятся на два противоборствующих лагеря: те, где обучение ведется при помощи конструкторов, и те, где не применяют готовые наборы? «Занимательная робототехника» узнала у экспертов, чем отличаются эти методики, какие есть положительные и отрицательные стороны обучения без конструкторов, но с применением ручного труда.

Образовательная робототехника без конструкторов: за и против

Конструкторы развивают техническое творчество

Эксперты, считающие, что конструкторы при изучении робототехники необходимы, уверены, что благодаря им дети развивают способности к техническому творчеству.

Сергей Мун, специалист по подводной робототехнике, считает, что для определенных исследовательских или соревновательных проектов, где необходимо использовать разные комплектующие, и где желательно не ограничивать детей в выборе материалов и средств, жесткое использование определенных конструкторов или наборов будет вредно.

Конструктор подводных роботов на робототехнической олимпиаде 2016 в Казани

Конструктор подводных роботов MUR, разработанный во Владивостоке

Андрей Гурьев, федеральный эксперт по образовательной робототехнике и высоким технологиям, дает на вопрос однозначный ответ: робототехника не может быть без конструкторов. Он предостерегает тех, кто путает научную робототехнику с образовательной робототехникой.

Одна из них – область науки и промышленности, где ключевой объект – это робот, а цель – получение выгоды. В образовательной робототехнике объектом является ребенок, субъектом – педагог, основная цель – развитие компетенций у детей – можно сказать hard skills и soft skills. Поэтому без конструкторов обучать именно робототехнике довольно сложно. Конструкторы при обучении детей – один из неотъемлемых атрибутов, конструкторы используются в нашей пирамиде (см. слайд презентации, прим. редакции) – это два первых уровня – пользователь и продвинутый пользователь. Когда ребенок может получить соответствующие знания в игровой форме, собирая модели из конструкторов. Это низкий порог входа в робототехнику, когда ребенок может быстро освоить фундаментальные вещи – что такое детали, способы их соединения, свойства конструкций.

Слайд презентации Андрея Гурьева

Слайд презентации Андрея Гурьева

Алексей Волков, представитель Школы Цифровых Технологий в г. Пермь поясняет, что во время обучения в Школе дети получают навыки, позволяющие им, в первую очередь, пользоваться инструментом. Он уверен, что даже если ребенок в будущем не выбирает инженерную специальность, он будет применять их в жизни.

Но для нашей школы основной целью является профориентация на инженерную специальность, — говорит Алексей. — Эти навыки помогают углубиться и вникнуть в профессию, чтобы потом поступить в профильный ВУЗ. Мы начинаем обучение не на базе конструкторов (например, LEGO). На занятиях по робототехнике с применением конструкторов ребенок очень ограничен в творчестве, так как сборка робота на базе заготовленных заранее элементов и зачастую по инструкции лишает детей многих творческих возможностей – делать изобретения, реализовать собственные проекты с нуля, а конструкторы в этом случае ограничивают такие возможности – там просто есть детали, которые нужно собрать. После этого придумать что-то большее ребенку сложно.

При этом конструкторы ограничены в выборе деталей, поэтому требуются дополнительные умения.

Мастер-класс в пермской Школе цифровых технологий

Мастер-класс в пермской Школе цифровых технологий

Алексей Волков уверен, что без умения паять невозможно собрать собственный конструктор «с нуля», поэтому все дети в Школе цифровых технологий изучают пайку.

Многие годы проработав инженером, я абсолютно убежден, что теоретик, который может рисовать только на бумаге, не может создать ничего реально полезного, так как он не видит свой проект в физической оболочке. Такие проектировщики допускают массу ошибок, они работают «в стол» — проектируют то, что не производится потом. А те инженеры, которые хоть раз собрали что-то по своему проекту – в дальнейшем работают грамотно. Конечно, если взять, к примеру, тот же Ардуино – мы не разрабатываем микроконтроллеры – можно сказать, это готовая деталь конструктора. Все наше обучение – это формирование общего взгляда на инженерию – кто-то из наших ребят, возможно, будет программировать процессоры или разработает свой микроконтроллер. И даже если кто-то будет собирать что-то из готовых плат – ему необходимы знания – как это правильно скомпоновать, припаять и подключить.

Обучение в любом случае происходит на основе готовых наборов

Алексей Волков рассказывает, как в Школе цифровых технологий проводится обучение. В ней предпочитают не пользоваться конструкторами, а предлагают детям собирать роботов полностью самостоятельно:

 У нас обучение детей начинается с механики и окружающего мира, затем с изучения чертежей – как они строятся, как переносятся на заготовки. Ребята также учатся работать с ручным инструментом – напильником, ножовкой, гаечными ключами, молотком, отверткой. То есть с помощью каких инструментов можно собрать их первый проект — древобота – деревянного робота. Для его сборки используются и саморезы, и гаечные ключи, есть возможность выпилить нужные элементы ножовкой. Этот робот ребята собирают по чертежам, то есть они учатся работать с чертежами и ручным инструментом. Следующим этапом они изучают материаловедение – свойства фанеры, дерева, пластика – с каждым материалом они учатся работать. Затем начинается обучение электронике – я имею в виду пайку, схемы, элементную базу. Это крупный модуль, на котором дети учатся делать свои первые электронные устройства, например, один из таких проектов – жук-светофил – с датчиками — который ходит за светом. И только после этого дети переходят к робототехнике, к микроконтроллерам на базе ардуино и начинают учиться программировать. Здесь мы подключаем к образовательному процессу компьютеры и ребята могут создавать свои первые роботизированные устройства. Затем мы погружаем ребят в последний по нашей структуре модуль, он связан с программированием — когда чертежи переносятся в двух- или трехмерную плоскость — и потом ученики выводят их на плоттер либо 3D – принтер. То есть задача первого года нашего кружка «инженеры» — научить детей создавать роботов «с нуля», без заготовок, чтобы они смогли разработать проект и распечатать его на 3D-принтере или вырезать лазерным станком.

 Модель робота из дерева. Школа цифровых технологий в Перми

Модель робота из дерева. Школа цифровых технологий в Перми

Сергей Мун поясняет:

Как только мы разработаем методические материалы к кружку с описанием знаний и навыков, которые должен освоить ученик, мы приходим к перечню комплектующих, инструментов и оборудования. В общем мы и получаем конструктор. Поэтому, так или иначе, в образовании почти всегда используются наборы или конструкторы.

Создавать свой конструктор для обучения — затратно

Андрей Гурьев убежден, что конструктор облегчает работу и преподавателям, и детям. Но разработка своих деталей также тратит ресурсы – например, требуется закупить дерево, оборудование для его обработки. Он отмечает, что создание своего конструктора своими силами по собственной методологии – серьезная работа со стороны Школы цифровых технологий.

Детали для конструирования в Школе цифровых технологий г. Перми

Детали для конструирования в Школе цифровых технологий г. Перми

Конструкторы подходят не для всех возрастов

Алексей Волков уверен, что конструкторы – это неплохой способ начать занятия и понять – нравится ли сам принцип робототехники или нет. Но для продолжения обучения они не подходят, так как через несколько месяцев ребенку становится тесно в рамках конструкторов, и он хочет чего-то большего. С самого начала и до конца весь обучающий модуль в Школе проходит без конструкторов.

Николай Пак, создатель федеральной сети кружков робототехники «Лига роботов» считает, что для использования конструкторов есть возрастной предел:

Это вопрос времени — когда именно переходить на свободное проектирование. Естественно, даже про «Лигу Роботов» ходит много мифов, что мы только на LEGO обучаем. Нет конечно. Но действительно, систематическое обучение с монотонным повышением скилла возможно только с хорошим материалом, наглядным. Ребята должны видеть пример (конструктор, механику, преподавателя и прочее) и у них автоматически начинают нарабатываться нужные схемы в голове. Потом уже можно переходить на свободное проектирование. Сразу школьнику лет десяти сказать: «вот, строй велосипед или ракету», а у него пустой стол. Это не методологично и не сработает. А когда именно, это уже вопрос сложный.

Андрей Гурьев поясняет, что в Школе цифровых технологий и аналогичных центрах не занимаются робототехникой как таковой, там происходит обучение детей компетенциям в инженерно-технических навыках, например, пайке. Он отмечает, что есть ограничение по возрасту, требованиям санПина к площадке и другие. В возрасте 6-7 лет, на пике их исследовательского интереса к познанию мира, детей нужно вводить в инженерное русло. Но этот возраст не подходит для начала обучения пайке.

Обучить педагогов работе с конструкторами проще, так как есть много наработок

Педагоги в Школе цифровых тенологий – преподаватели высокого уровня, у них есть определенная методология, — говорит Андрей Гурьев. — Можно шестилетнему ребенку предложить паять, но это определенные риски. Поэтому конструкторы – неотъемлемый атрибут обучения. Конструктор – это область конструирования. И в Школе цифровых технологий также используется конструирование, только вместо готовых конструкторов собственные разработанные детали и методология, а прививаемые навыки схожи с навыками при использовании конструкторов.

Эксперт говорит, что ему не важно, с каким конструктором работать, у него есть собственная методология, свой учебно-методический план.

С любым конструктором я создаю детям представление — начиная от понятия детали и до конца. Проблематика использования конструкторов такова: принцип ЛЕГО — сборка по инструкции, отсутствие творчества. У нас на сегодняшний день уровень образовательной робототехники в России – это уровень сборщика.

Андрей говорит, что в данном случае наиболее важной фигурой является педагог, а конструктор в таком случае становится лишь инструментом. От педагогического таланта напрямую зависит успех. Важно учитывать, говорит эксперт, уровень подготовленности ребенка и предлагать каждому уровню свой конструктор. К примеру, можно учить детей полутора лет соединять мягкие кубики LEGO SOFT, и это будет педагогически оправдано.

Основная проблема некачественного преподавания робототехники – «застревание» детей при работе с конструктором на уровне сборщика, — уверен Андрей. — Но это не вопрос конструктора, а вопрос педагога. На следующем уровне нужно предлагать более продвинутые знания – электронику. Если ребенок хочет развиваться в этом направлении, ему нужно изобрести собственный конструктор. После того, как он научился программировать, в ход идет электроника – по сути, то же конструирование, но электронных программ. При этом понятие конструктора – обширное. Он может содержать детали, конструкционные блоки и детали из подручных материалов, купленных в строительном магазине и обработанных ребенком или напечатанных на 3D-принтере. У меня был проект «квантобот», который содержал: и литье силиконом, и изготовление печатных плат, и лазерная 3D-печать, и перечень ручных инструментов (распилить, попаять) и изготовление «хэнд-мэйд»-деталей. Это подходит только для тех детей, которые освоили предыдущие этапы. В опыте моей трудовой деятельности была практика работы моих учеников в организации моего партнера по сборке роботов на выставку. Дети получили колоссальный опыт. Один ученик в 15 лет уже нанимает сотрудников, занимаясь в области 3D-печати. В общем-то, цель образовательной робототехники – помочь ребенку определиться с выбором будущей профессии и быть счастливым человеком.

Какое оборудование и какой бюджет потребуются для создания Центра молодежного инновационного творчества (ЦМИТ)? Знакомьтесь с опытом Юрия Васильева, руководителя сети кружков «Школа Цифровых Технологий» и нескольких ЦМИТов в Томске.

Какие конструкторы используют в образовательной робототехнике?

Платформа Lego — лидер образовательной робототехники. Наборами Lego Mindstorms оснащены кружки робототехники во многих странах мира. На лидирующих позициях Lego Mindstorms и в российских секциях робототехники. Также популярна открытая платформа Arduino, на основе которой создается множество образовательных наборов.

Не все рады доминированию конструкторов на рынке. «Что такое сейчас образовательная робототехника? Примерно Lego, Arduino», — констатирует Дмитрий Польский, папа юного инженера. Есть ли альтернативы по функционалу? В общем, да. На рынке множество робототехнических конструкторов: Fischertechnik, VEX, ТРИК, ScratchDuino (РОББО), Роботрек, RoboRobo, Амперка и другие.

Читайте также:

Могут ли конструкторы быть вредны в образовательном процессе, читайте в следующей части.

Share Button

Нет комментариев.

Оставить комментарий

© 2014-2018 Занимательная робототехника, Гагарина Д.А., Гагарин А.С., Гагарин А.А. All rights reserved / Все права защищены. Копирование и воспроизведение в любой форме запрещено. Политика кофиденциальности. Соглашение об обработке персональных данных.
Наверх