Роль робототехники в обучении детей программированию

Идея присутствия роботов в классе может показаться немного антиутопической, вызывающей в памяти образы учебных яслей, напоминающих о Хаксли. О дивный новый мир. Но, к счастью, мы еще далеки от того, чтобы роботы заменили учителей-людей, которые играют столь важную роль в развитии навыков обучения наших молодых людей.

Однако роботы могут оживить более абстрактные концепции кодирования для молодых умов. И роботы для классов предназначены не только для богатых или частного сектора; с такими брендами, как LEGO и Raspberry Pi, внедрение роботов в классы становится очень доступным для всех учебных сред. 

В этой статье мы рассмотрим, как дети могут изучать программирование с помощью робототехники, доступной во всех классах. 

Готовы? Поехали. 

Что такое робототехника?

Это может показаться совершенно очевидным вопросом, но иногда лучшие вопросы — это те, которые мы боимся задать. Конечно, у всех нас есть концепции роботов из научно-фантастических фильмов, но как они связаны с тем, что может помочь детям учиться в классе?

Область робототехники является междисциплинарной. Она объединяет науку с инженерией, расширяя возможности технологий по взаимодействию с физическим миром. Она использует специально разработанные интерфейсы (такие как компьютеры и интеллектуальные устройства) для создания, эксплуатации и управления роботами для широкого спектра реальных приложений. 

Роботы позволяют нам автоматизировать задачи или функции, которые являются трудоемкими, сложными или опасными для человека, и используются во многих отраслях, таких как:

• Производство — сварка, сборка и т.д.
• Логистика — управление складом, обработка материалов
• Здравоохранение — проведение хирургических операций, помощь в реабилитации и расчет исследовательских моделей
• Исследование — выживание в космосе и под водой в течение длительного времени

Какие типы роботов могут использовать наши дети в образовании?

Существует множество типов роботов, большинство из которых могут найти применение в классе:

Сферо

Ваши дети, вероятно, уже знакомы с брендом программируемых роботов Sphero, поддерживающих приложение. Компания производит ряд роботов, включая классические Sphero BOLT и Mini, которые представляют собой шарообразных роботов, реагирующих на инструкции с интеллектуальных устройств, таких как планшеты и смартфоны. 

Sphero также предлагает четырехколесных роботов, которые поставляются с превосходными приложениями STEAM (наука, технологии, инженерия, искусство и математика), разработанными для практического обучения.

Этот инновационный бренд позволяет детям проявлять творческий подход к кодированию, играть в игры, разрабатывать программы и выполнять забавные задания. Их продукция доступна для всех учащихся и отлично подходит для детей всех возрастов.

Роботы Sphero могут помочь детям открыть в себе любовь к программированию — компания предоставляет сотни бесплатных ресурсов для уроков в классе, что делает их хорошим выбором для учителей и родителей, желающих пробудить в детях страсть к программированию. 

LEGO Ускорение

Большинству детей нравится играть с классическими кубиками LEGO — для большинства молодых людей это своего рода обряд посвящения в творческие способности. 

В 1980-х годах LEGO представила серию Technics, которая включала двигатели и пульты дистанционного управления, позволяя детям строить движущиеся конструкции, такие как грузовики и автомобили. LEGO Boost продвигает это технологическое преимущество дальше, позволяя детям (всех возрастов) создавать полностью функциональных роботов, изучая при этом основы кодирования, робототехники и инженерии. 

В настоящее время в линейке Boost доступно пять моделей:

• Робот Верни — говорящий, движущийся робот, который умеет танцевать, битбоксить, стрелять по мишеням, пользоваться хоккейной клюшкой и играть в ряд забавных игр.
• MTR4 — прочный вездеход с навесным оборудованием, включая пружинный шутер, который предлагает ряд миссий и сражений с другими вездеходами. 
• Гитара 4000 — полноценный музыкальный инструмент с набором забавных звуковых эффектов и изменением высоты тона, которые помогут вашему ребенку научиться играть песню. 
• Кот Фрэнки — интерактивный робот-питомец, который выражает свое настроение, мурлычет и играет в игры.
• AutoBuilder — модуль производственной линии, который строит мини-модели LEGO путем разработки и устранения неполадок кода.

Приложение LEGO Boost

В комплект линейки Boost входит бесплатное приложение, которое позволяет пользователю контролировать готовую модель. 

Вот где действительно оживает линейка Boost. С интерфейсом кодирования на основе иконок, похожим на удобные интерфейсы CodeMonkey, приложение предоставляет детям множество занятий, разработанных специально для каждой модели. 

И так же, как и платформа программирования CodeMonkey, система Boost позволяет детям исследовать циклы и переменные, развивая свои навыки решения проблем.  

Raspberry Pi

Фонд Raspberry Pi продал 68 миллионов одноплатных компьютеров с момента своего запуска в 2012 году. Они запустили его в ответ на спад в области компьютерных наук в компьютерной лаборатории Кембриджского университета. Их амбиции были просты: создать недорогие компьютеры, которые помогут школьникам развить страсть к программированию, в основном вдохновленные домашними компьютерными системами 1980-х годов, такими как Sinclair Spectrum и Commodore 64.

С тех пор Raspberry Pi стал популярной платформой для учащихся, предлагая полностью рабочие ПК всего за $35.

Использование Raspberry Pi в робототехнике в классе

Платформа Raspberry Pi идеально подходит для широкого спектра робототехнических проектов: от развлекательных полос препятствий до сложных приложений обработки изображений и распознавания объектов. 

Один из самых доступных комплектов на рынке — Изучайте робототехнику с Raspberry Pi. Этот доступный пакет обучает ребенка, как построить робота, начиная с двухколесного устройства, запрограммированного с помощью Python. С помощью направляемых занятий ученик может улучшить функциональность своего робота, овладевая искусством программирования инструкций и распознавания объектов с помощью компьютерного зрения. 

Базовый робот полностью настраиваемый и оснащен такими дополнениями, как светодиоды, динамики и даже веб-камера. 

Векс-IQ

Vex-IQ — это образовательная платформа, которая производит широкий спектр сборных роботов, что делает их идеальными для обучения в классе и образовательных целей. Несмотря на то, что Vex-IQ относительно более затратен, чем другие варианты, которые мы исследовали, он предлагает экосистему обучения, которая может действительно оживить робототехнику в классе, с установленными учебными блоками и видами деятельности, которые учителя могут использовать прямо из коробки. 

Некоторые занятия Vex-IQ в классе

От охоты за сокровищами до создания алгоритмов — физические и виртуальные роботы Vex-IQ могут выполнять целый ряд задач, предлагая учащимся различные способы развития навыков программирования. 

Почему программирование и робототехника необходимы детям?

Мы не знаем, как будет выглядеть мир труда для наших детей, так же как наши учителя и родители не могли предсказать, как будет выглядеть наша профессиональная жизнь. Поэтому современное обучение заключается в адаптации к миру, а не в заучивании наизусть.

Дети изучать кодирование в школе, чтобы помочь им взаимодействовать с технологиями, которые, вероятно, станут частью их профессиональной жизни. Однако кодирование делает гораздо больше, чем просто готовит детей к их будущей карьере.

Кодирование для более широкого обучения 

Кодирование помогает учащимся развивать критическое мышление и навыки решения проблем. Оно помогает пробудить их креативность, а поощряя логическое мышление, кодирование помогает детям создавать инновационные решения и развивать свои идеи. 

Работа с роботами требует некоторых навыков кодирования, и отдача очевидна в ощутимых результатах. Они учатся управлять роботом, и этот навык облегчает их способность взаимодействовать с технологиями для выполнения задач.

В каком возрасте детям лучше всего начинать изучать код?

Минимального возраста не существует, но ребенок может начать обучение кодированию, как только он начнет учиться читать и писать. Так же, как двуязычные дети растут с врожденным пониманием своего родного языка, знакомство ребенка с языком кодирования с раннего возраста дает ему похожее представление о том, как работает код. 

Итак, учится ли ребенок блочный или текстовое кодирование, роботы воплощают кодирование в жизнь тактильным способом, тем самым расширяя сферу применения кодирования в физическом мире. 

Роботы позволяют детям увидеть, как их кодирование влияет на реальные сценарии, расширяя их экранное время и позволяя им реализовывать реальные жизненные ситуации. 

Каким навыкам учат ребенка робототехника и программирование?

В двух словах, код — это набор точных инструкций, которые позволяют выполнить определенную задачу. Опытный программист строит код раздел за разделом, разбивая задачу на логические шаги. 

Итак, по сути, обучение программированию учит детей:

• Думайте логически., распознавая необходимые шаги, необходимые для выполнения задачи
• Думайте критически, определение мест сбоев в коде и поиск лучших способов его завершения
• Решать проблемы, преодоление ошибок и поиск альтернативных подходов  

Как использовать робототехнику в обучении

Учителя могут счесть перспективу внедрения роботов в класс пугающей. Вот несколько забавных начальных занятий, которые помогут начать. 

1. Сделать Bristlebot

В этом проекте мини-робота не так много кода, но это отличный способ продемонстрировать, как простые команды включения и выключения влияют на объекты реального мира. 

Вам понадобится 

• Элемент питания монетного типа
• Мини-вибромотор
• Головка зубной щетки

Чтобы сделать бота из щетины:

1. Отрежьте головку зубной щетки.
2. Прикрепите батарею к задней части головки зубной щетки с помощью двухсторонней липкой подушечки. Отогните провода батареи назад так, чтобы они стали похожи на усики. 
3. Прикрепите мини-вибромоторчик за батарейкой на головке зубной щетки.
4. Наконец, подсоедините красный кабель на аккумуляторе к красному кабелю на двигателе, скручивая оголенные провода вместе. Это состояние ВЫКЛ.  

Теперь, когда вы подключите черный кабель к черному или синему проводу на двигателе, щетинобот будет вибрировать и самостоятельно перемещаться по столу. 

Хотя этот подход не подразумевает непосредственного кодирования, он обучает ребенка основам замкнутых и разомкнутых цепей, что впоследствии пригодится ему при решении более сложных задач. 

2. Постройте лабиринт Bristlebot

После того, как учащийся создаст своего робота из щетины, он сможет использовать его для выполнения широкого спектра задач:

• Построить лабиринт— учащиеся могут конструировать картонные лабиринты, по сути, создавая открытые сверху трубы (из U-образного, согнутого картона), по которым Bristlebot сможет перемещаться. 
• Построить лабиринт из кода (и vv)—попросите учащихся спроектировать свои лабиринты, используя язык кодирования, а затем построить свой лабиринт по этим инструкциям. Работают ли они в реальной жизни?

Помогите своим учащимся освоить основы программирования с помощью Час кода CodeMonkey игры, которые можно бесплатно открыть и играть. Как только они освоят основные концепции, они смогут использовать те же команды для перемещения своего Bristlebot по лабиринту в реальном мире.  

3. Навигация по карте с помощью Sphero

Используя робота Sphero, попросите своих учеников разработать собственные карты в небольших группах. Они могут сделать их настолько простыми или сложными, насколько им захочется, и добавить несколько препятствий по пути. 

Затем, используя приложение Sphero, попросите каждую группу поработать вместе и закодировать инструкции для Sphero, чтобы он мог перемещаться по карте, не сталкиваясь с препятствиями. 

Расширьте эту игру, попросив группы поменяться местами и пройти по картам друг друга. Или даже предложите группам разместить препятствия на картах друг друга для дополнительной сложности. 

Это отличный способ для детей развить свои навыки обучения, устранения неполадок, командной работы и соперничества друг с другом. 

4. Испытание LEGO Boost

LEGO Boost требует от учащихся сначала построить своего робота, а затем научиться писать для него код. Это дает учащимся представление о составных частях, которые позволяют роботу реагировать. 

В ходе создания робота они узнают:

• Как следовать визуальным инструкциям— необходимый навык на всю жизнь; подумайте, сколько разобранной мебели им придется собрать за свою жизнь!
• Распознавать компоненты— от подключения двигателя к конечности до установки датчика дистанционного управления. Учащиеся наблюдают, как каждая часть вносит вклад в движение робота, его работу и общую функциональность. 
• Тактильная функциональность— изучение увлекательного процесса строительства, от выбора правильных деталей до их физического соединения.
• Решение проблем и коммуникация— работают ли они в одиночку или в группе — они будут сталкиваться с проблемами на своем пути. Поэтому они могут работать вместе или с помощью учителя, прося о помощи, чтобы найти решения проблем по мере их исследования.  

После того, как они построили своего робота, они могут приступить к выполнению задания. Наряду с играми по навигации по карте, они могут использовать своих роботов для выполнения заданий. Дайте вашим ученикам полную свободу действий, чтобы они нашли самые креативные способы использования своих роботов. 

4. Устройте гонки роботов

Все дети любят соревноваться, поэтому подумайте об использовании роботов в классе, чтобы побудить детей к веселым играм, которые заставляют их использовать мозг. 

Независимо от того, используете ли вы ботов Sphero, LEGO Boost или VEX IQ, предложите своим учащимся применить свои навыки программирования для прохождения полос препятствий и лабиринтов. 

Это настоящая проверка способности учащегося эффективно решать проблему. Те, кто первым доберется до финиша, скорее всего, будут использовать более продвинутое кодирование или смогут эффективнее переводить свои мысли в код. 

Обучение на основе игры Codemonkey

Надеюсь, мы предоставили несколько практических способов, с помощью которых вы можете включить роботов в класс. Но вам не нужны физические роботы, чтобы развивать у молодого человека мастерство кодирования. 

CodeMonkey предлагает широкий спектр увлекательных и захватывающих курсов, которые помогут вашим детям освоить искусство программирования. Изучите наши бесплатные игры Hour of Code, чтобы узнать, что мы предлагаем детям всех возрастов, помогая им развивать ценные навыки программирования в реальном мире. 

Спасибо за прочтение.