Лего робототехника что это такое

Обновлено: 29.04.2024

Многим Lego известно в качестве самой классной и интересной игрушки для ребенка. Что уж тут говорить, многие взрослые не отказались бы пособирать что-нибудь интересное из данного красочного конструктора. Данное направление крайне широко распространилось во многие развлекательные сферы: лего мультики, герой различных фильмов, прототипы звездолетов из Star Wars, и огромное множество других известных творений человечества можно видеть в форме конструктора Lego. Данная компания всегда держит руку на пульсе и старается быть в тренде. Не удивительно, что на данный момент они всерьез занялись робототехникой для детей и представляют свои наборы для любого возрастного уровня. Давайте разберемся во всех плюсах и минусах такого направления, как Lego робототехника.

Начнем с того, что сначала кратко опишем то, что входит в комплект для обучения. Естественно - сам робот, состоящий из различных модулей, которые надо собирать между собой. По традиции, все детали соединяются друг с другом без необходимости использования дополнительных инструментов - вам понадобятся только руки. Это большой плюс, ведь такая тренировка моторики для детей крайне важна. С другой стороны - если это может собрать маленький ребенок, то подростку это будет очень легко и никаких дополнительных навыков он не приобретет. Поэтому робототехнический набор не обладает преимуществом над обычным конструктором Lego.

Второе, что обязано входить в комплект - программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3. Естественно, никто не решится обучать детей сразу писать программный код. Поэтому разумным решение было сделать графическую оболочку, в которой не нужно знать никакого синтаксиса - просто составляй блоки в логическую цепочку.

Отличное решение! Подобные упражнения научат ребенка структурировать свои мысли и желания, научат думать его наперед и заложат азы программирования на начальном этапе развития. В качестве минуса стоит отметить, что дальнейшего развития в данном направлении не предусмотрено. Ведь если ребенок захочет программировать всерьез - блоки ему точно не пригодятся. Компьютерный код - вот что нужно для дальнейшего развития. Но его в данной программе не видно - непонятно что происходит с момента составления блоков до действий робота.

Теперь разберемся во всем подробнее.

Начнем с Lego WeDo: робототехника для самых маленьких. Предназначен для детей от 7 лет. Традиционно комплект состоит из кирпичиков лего и небольшого набора электроники, которую можно оживить, подключив к компьютеру. Но так как в наборе не подразумевается наличие микрокомпьютера в роботе - он будет функционировать только будучи подключенным к ПК через шнур USB.

Кратко изложим минусы и плюсы набора:

Плюсы

Все удобно и красиво
Функционал именно тот, который нужен для возраста 7-10 лет
Дружелюбное программное обеспечение
Теперь ПО бесплатное!
Наличие методических материалов и возможность заниматься дома

Минусы

Необходимость постоянного подключения робота к компьютеру
Цена

Данный набор отличный вариант для первых шагов будущих робототехников. Подробнее о Lego WeDo написано в этой статье.

LEGO Education WeDo 2.0

В 2016 году Lego выпустило обновленный конструктор WeDo, в котором компания убрала поставленный нами первый минус. Теперь прошивка робота идет через Bluetooth, что убирает зависимость от провода! И это очень круто, подробнее читайте в отдельной статье.

Lego Mindstorms

Теперь поговорим о более серьезной игрушке для детей, занимающихся робототехникой, Mindstorms EV3.

Именно направление создания робототехнического конструктора с отдельным блоком управления внутри вывело компанию из стагнации, которая длилась 11 лет с 1991 года. История появления первой версии связана с 1998 годом, далее, в 2006 - NXT, 2013 - EV3. В отличие от вечных известных всем кирпичиков каждый раз менялся так называемый Programmable brick - программируемый кирпич. Это микроконтроллер, который управляет всем в роботе.

Характеристики микрокомпьютера Lego EV3:

Процессор — ARM9 (NXT 2.0 - ARM7);
оперативная память — 64 мб;
FLASH память — 16 мб;
возможность использования SD;
USB 2.0 с поддержкой подключения Wi-Fi;
Bluetooth 2.1;
монохромный экран с разрешением 178×128 пкс;
четыре порта ввода;
четыре порта вывода;
шестикнопочный интерфейс управления;
высококачественный интегрированный динамик;
возможность питания от 6 батарей типа АА, либо от аккумулятора EV3 2050 мАч;
операционная система Linux.

Как и в случае с WeDo комплект состоит из красивой удобной коробки, внутри которой качественные детали, позволяющие мастерить нескольких роботов, различные датчики, делающие их умными и, чего нет у младшей версии, микрокомпьютер. Lego решили разделить данный продукт на образовательную версию и для домашнего пользования. Они отличаются составом. Также имеется ресурсный набор, расширяющий спектр деталей.

Комплектация образовательной версии Lego Mindstorms EV3:

1 микроконтроллер EV3;
1 аккумулятор;
2 больших мотора;
1 средний мотор;
2 сенсора прикосновения;
1 цветовой сенсор;
1 ультразвуковой датчик;
1 гироскоп;
540 пластиковых деталек;
набор RJ12 кабелей.

Комплектация домашней версии Lego Mindstorms EV3:

1 микроконтроллер EV3;
2 больших мотора;
1 средний мотор;
2 сенсора прикосновения;
1 цветовой сенсор;
1 ИК датчик;
1 ИК приемник;
594 пластиковых деталек;
набор RJ12 кабелей.

Получается отличный набор для детей, планирующих продолжать заниматься робототехникой после освоения WeDo. Но, к сожалению, после сборки нескольких моделей и полного их изучения, данное занятие превращается в забаву. Пройдя все курсы, невозможно сделать что-то новое, так как и начинка микрокомпьютера, и ПО слишком закрыты и не рассчитаны на уход от коробочного шаблона. Да и навыкам написания кода дети не учатся, только логике строения блоков.

Таким образом, спустя пару-тройку лет (в зависимости от начального возраста ребенка) данный робототехнический комплект превращается в стандартный супер дорогой конструктор Lego с современными фишками. Тем не менее, большинство соревнований по-прежнему проходит именно на этой платформе, несмотря на то, что активно развивается платформа Arduino и 3d печать, позволяющие творить что угодно за копейки. Поэтому не удивительно, что Lego робототехника в Нижнем Новгороде также находится на лидирующих позициях.

Мы начинаем серию публикаций про конструкторы Lego WeDo. Сегодня первая часть — обзор базового и ресурсного наборов, основные характеристики и возможности платформы.

Робототехника для начинающих

Lego Education WeDo позиционируется как образовательная робототехническая платформа для детей от 7 лет. На самом деле конструкторы можно использовать и раньше (об этом будет отдельная вторая часть нашего мини-сериала).

Что в коробках этих лего-наборов и чему можно научить мальчиков и девочек младше 10 лет? В основе конструктора WeDo фирменная база Lego System — кирпичи с шипами, с которыми современные дети, как правило, знакомятся очень рано. К ним добавлены датчики и USB-коммутатор для подключения к компьютеру и оживления создаваемых конструкций.

Конструктор выпускается в двух версиях — базовой и ресурсной.

Перворобот Lego WeDo

Базовый набор Lego WeDo называется также Перворобот. В нем содержатся:

USB-коммутатор,
мотор,
датчик расстояния,
датчик наклона,
158 строительных элементов.

Набор выпускается в пластиковом ящике с крышкой, что конечно очень удобно для хранения мелких деталей.

Базовый набор Lego WeDo

Лего-кирпичики в наборе яркие и разноцветные: красные, желтые, зеленые и белые. Часть деталей и датчики традиционных для Mindstorms серых цветов. (На фото детали обоих наборов).

Разноцветные кирпичики Lego WeDo

В наборе нет полноценного контроллера. Управление моторами и датчиками осуществляется через USB-коммутатор с помощью программного обеспечения, которое выполняется на компьютере.

Датчик расстояния позволяет обнаружить объекты на расстоянии до 15 см, соответственно можно запрограммировать выполнение каких-либо действий при наступлении этого события. Например, чтобы машинка при обнаружении препятствия не сталкивалась с ним, а ехала в обратную сторону.

Датчик наклона различает шесть положений: «носом вверх», «носом вниз», «на левый бок», «на правый бок», «нет наклона» и «любой наклон». На каждое такое событие можно задать свое действие.

Через USB-порт компьютера подается питание на моторы, а также осуществляется обмен данными между датчиками и компьютером.

USB-коммутатор, мотор, датчики Lego WeDo

Таким образом, построенные с Lego WeDo модели не являются автономными роботами, для их работы требуется компьютер. Но зато такой подход позволяет снизить стоимость конструктора.

Совет от Занимательной робототехники: лучше купить длинный USB-удлинитель, чтобы ребенок мог играть с созданными роботами на полу (на расстоянии от компьютера).

Состав ресурсного набора Lego WeDo

Ресурсный набор WeDo приобретается дополнительно к базовому и расширяет его технические и образовательные возможности. Этот набор не содержит электроники, зато в него входят 326 дополнительных элементов. Обойтись без него вполне можно, но количество моделей, которые можно построить, имея обе версии, значительно возрастает.

Ресурсный набор Lego WeDo

Строительные элементы в этом наборе — это не только кирпичики, но и различные структурные детали, шестеренки и роторы, колеса и оси, соединительные и поворотные звенья, резинки. Вот такие колеса, например, входят в набор:

Колеса Lego WeDo

Ресурсный набор также продается в удобном пластмассовом контейнере с крышкой:

Ресурсный набор Lego WeDo

Каких роботов можно создать с Lego WeDo

Из конструктора можно создавать разные модели, как по инструкциям Lego, так и придумывая самостоятельно. В форме игры можно знакомиться с различными механизмами и даже учиться проектировать.

Из базового набора Lego предлагает собрать 12 моделей (4 темы, по 3 модели на каждую тему).

«Танцующие птицы», «Умный волчок», «Обезьянка-барабанщик» — модели темы «Удивительные механизмы».

«Голодный крокодил», «Рычащий лев», «Летящая птица» — модели темы «Дикие животные».

«Нападающий», «Вратарь», «Веселые болельщики» — модели темы «Игра в футбол».

«Спасение самолета», «Большое бегство», «Лодка на бурном море» — модели темы «Приключения».

Приобретение ресурсного набора существенно расширяет возможности. С ним дополнительно можно собрать проекты: «Кран», «Колесо обозрения», «Дом и машина» и другие.

Программирование Lego WeDo

Программная среда Lego Education WeDo (Lego Education WeDo Software) графическая. В ней не нужно писать код — только drag-and-drop перетаскивание блоков. Это, безусловно, более понятный формат программирования для детей — начинающих робототехников.

Программирование в среде Lego WeDo

Программное обеспечение Lego Education WeDo создано на основе LabVIEW. Возможность создания циклов, ветвлений присутствует. Конечно, нет никаких массивов и сложной математики. Этакое введение в программирование в форме игры.

Программирование с Lego WeDo

Программное обеспечение не входит в базовый набор, его нужно приобретать отдельно. Если в процессе обучения будет использоваться один компьютер, требуется приобрести лицензию на одно рабочее место. Использовать программное обеспечение на всех компьютерах учебного заведения позволяет многопользовательская лицензия.

Upd. 16.03.2017: С января 2017 года все программные продукты и методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.

Программное обеспечение Lego WeDo

Совет от Занимательной робототехники: можно использовать и ПО сторонних производителей. Например, Скретч, который бесплатен и открывает пользователям больше возможностей. Правда, он немного сложнее для освоения.

Учебные материалы Lego Education WeDo

Лего традиционно отличается не только качественной механикой конструкторов, но и проработанными методическими материалами.

Используя созданные Lego Education учебные материалы, можно не только научить детей собирать модели по инструкции, но и дать знания из многих областей. Например, тема «Удивительные механизмы» знакомит детей с механикой. Ученики изучают ременные, зубчатые, кулачковые передачи, рычаги. На занятиях темы «Дикие животные» дети «оживляют» игрушки с помощью датчиков. Тема «Игра в футбол» посвящена изучению математики. Тема «Приключения» развивает языковые навыки. Разработанные Lego Education занятия используют проектный формат учебной деятельности.

Комплект занятий и книга учителя входят в состав программного обеспечения. Для занятий с детьми старше 8 лет можно дополнительно приобрести методические материалы, содержащие усложненные задания.

Upd. 16.03.2017: С января 2017 года методические материалы LEGO Education стали распространяться бесплатно. Их можно скачать с сайта LEGO Education.

Комплект учебных проектов Lego WeDo 8+

На сайте Lego есть цитата Митча Резника, профессора педагогики, директора Педагогической медиалаборатории Массачусетского технологического института:

LEGO Education WeDo служит отличной платформой для развития у учеников ключевых навыков XXI века, являясь несомненно лучшей робототехнической системой для начальной школы.

Где купить и сколько стоит Lego WeDo

Рекомендованные Lego Education цены: базовый набор 9500 рублей, ресурсный — 4100 рублей, однопользовательская лицензия ПО — 7000 рублей, многопользовательская — 19 300 рублей.

Для образовательных учреждений чаще всего действуют специальные условия.

В следующей серии…

Мы решили попробовать освоить конструктор Lego WeDo с ребенком 3,5 лет. Что из этого вышло, а также ответ на вопрос, стоит ли покупать WeDo для домашнего использования, читайте в следующей части.

Александр С. Гагарин

14 комментариев к статье “Робототехника для малышей с Lego WeDo. Часть 1: обзор и возможности”

В нашем центре мы преподаём робототехнику уже для детей с 4 лет (в качестве эксперимента) на базе конструктора Lego Education WeDo. Дети такого возраста хорошо находят и классифицируют нужные детали, могут собрать простые конструкции. Проблема возникает при сборке, где для соединения деталей надо приложить некоторое усилие (например, два блока соединяются двумя соединительными штифтами с втулками) — это связано со слабо развитой костной и мышечной системой рук (согласно возрастной физиологии). В программировании тоже минус — так как никакого чёткого осмысления в этом возрасте нет (по определению логических связей и умении ими оперировать), так как в возрасте от 3 лет, согласно методическим рекомендациям, начинаются занятия на развитие когнитивного мышления, мелкой моторики, наглядно-образного мышления (всё это развивается в детском саду или детских центрах, или дома при интенсивном участии родителей). И в ходе этих занятий, в среднем, только к 5 годам уже сформировывается фундамент в физическом и умственном развитии. Как раз для сравнения ребёнок 5 лет к такому конструктору уже подходит осмысленнее, возникает сильный интерес в графическом программировании, доминирует также и исследовательская часть. По нашему опыту — минимальный порог 5 лет. Все говорят что данный конструктор только для малышей — это не так, он и для взрослого поколения тоже полезен…

У знакомых ребенок (5 лет) занимается в кружке с леговиду, им очень нравится. Я решила попробовать позаниматься дома, посмотрим что из этого выйдет))

Что первым приходит вам на ум, когда вы слышите слово «робот»? Человекоподобная фигура почти с человеческим интеллектом, которая может выполнять человеческие задачи? Сборочная машина на производстве? Космический вездеход? И как вы собираетесь помочь своим детям научиться программировать робота, если вы сами никогда этого не пробовали? Читайте дальше, чтобы это узнать!

Избранные наборы

Робот-изобретатель

Базовый набор LEGO® Education SPIKE™ Prime

Набор LEGO® Education BricQ Motion Prime

Набор LEGO® Education BricQ Motion Старт

Роботы-конструкторы LEGO® — идеальный подарок для мальчиков и девочек всех возрастов. Даже если вам кажется, что у вашего ребенка нет интереса к программированию, его наверняка воодушевит шанс собрать собственного робота.

Почти любое хобби или интерес вашего ребенка может стать своеобразной отправной точкой для увлечения робототехникой и программированием. Это могут быть котята, музыка, автомобили с дистанционным управлением, фантастические гаджеты — или просто страсть разбирать вещи на части, чтобы узнать, как они работают, а потом снова их собирать. Ваш ребенок может заинтересоваться созданием робота, который отразит его индивидуальность и интересы через речь, песни, звуки, свет, движения и возможность взаимодействия.

Пять роботов, умеющих ходить, играть, водить, строить и мяукать, в одном!

Набор для конструирования и программирования LEGO® BOOST — это пять игрушечных программируемых роботов в одном веселом и красочном наборе. От новичков до экспертов — дети в возрасте от 7 до 12 лет могут собрать и запрограммировать своего собственного разговаривающего интерактивного друга-робота Верни, классный многофункциональный вездеход M.T.R.4, создающую хиты Гитару 4000, кота Фрэнки или Сборочную линию.

Keep them learning at home

For the first time ever, the award-winning LEGO® Education line is now available for home learning. These products use bricks, programming tools, and supporting lesson plans to help kids develop their communication, creativity and critical thinking-skills in a fun and exciting way.

Все что угодно. С помощью роботов LEGO® ваш ребенок быстро поймет, как навыки программирования используются в робототехнике и как применять эти навыки в своих роботах, машинах и в конструировании. Приложение для программирования крайне просто использовать. Нужно просто перетаскивать интуитивно понятные значки и блоки программирования, чтобы создать цепочку из движений, функций, времени и взаимодействий, нажать кнопку запуска и посмотреть, что произойдет. Это все, что нужно, чтобы в два счёта сделать из вашего ребенка ниндзя-программиста.

Если ваш ребенок еще не готов собирать роботов-цыплят или роботов-динозавров, которые захватят мир, он может начать с простых пошаговых инструкций, которые прилагаются ко всем роботам LEGO. В набор LEGO BOOST входят инструкции для пяти абсолютно разных роботов, каждый из которых обладает своими уникальными функциями, назначением и характером. LEGO MINDSTORMS® предлагает вашему ребенку выбор как минимум из 17 различных роботов!

Познакомьтесь с роботами-игрушками LEGO и узнайте, насколько легко можно начать собирать и программировать при помощи новейших, бесплатных советов и рекомендаций по программированию от BOOST и MINDSTORMS®.

Одними из самых популярных роботов LEGO являются LEGO BOOST для девочек и мальчиков в возрасте 7–12 лет и LEGO MINDSTORMS для детей в возрасте от 10 лет. Дети могут начать собирать оба набора независимо от уровня их мастерства и продолжать еще очень долго по мере взросления. Ведь мы перестаём играть не потому, что становимся старше. Мы становимся старше, потому что перестаём играть! Так что же вы получаете в каждом из этих наборов?

С ярким и красочным набором для конструирования и программирования LEGO® BOOST ваш ребенок получит кубики, элементы и инструкции по сборке для пяти разных роботов: кота, гитары, грузовика, создателя мини-роботов и робота-дроида по имени Верни. В бесплатном приложении для программирования можно найти еще больше инструкций для базовых моделей, которые позволят вашему ребенку проектировать и собирать собственных роботов-машин, роботов-животных, разных существ и вообще все, что он только сможет придумать. Блоки программирования в приложении работают для каждой модели. Кроме того, в приложение входят интересные, головоломные и забавные задачи по программированию, рассчитанные на одного, двух или нескольких участников. Они развивают творческое мышление и навыки решения проблем через игру.

Самой популярной платформе для обучения робототехнике в этом году исполнилось 20 лет. «Занимательная робототехника» побеседовала со специалистами, которые используют образовательные решения LEGO ® Education с момента их появления.

На вопросы отвечали:

Максим Васильев, Президент Международной Ассоциации спортивной и образовательной робототехники (МАСОР), сертифицированный тренер LEGO ® Education Academy.
Лидия Белиовская, учитель, автор книг и учебных курсов по робототехнике и машинному зрению.

Лидия Белиовская, Максим Васильев

Первая версия программируемого конструктора была представлена компанией LEGO ® Education в 1998 году, спустя 8 лет вышла его улучшенная версия LEGO ® Education MINDSTORMS ® NXT. А пять лет назад компания представила третье поколение LEGO MINDSTORMS ® EV3. Компания выпускает также робототехнические конструкторы для самых маленьких — LEGO ® Education WeDo 2.0.

Первый раз LEGO в класс

— Динара Гагарина: Когда вы начали использовать LEGO-наборы в классе, что это было – урок информатики, кружок или отдельный мастер-класс?

— Лидия Белиовская: Я использую решения LEGO ® Education в классе с 1998 года. У нас был кружок одаренных ребят в Школе сильного мышления в Зеленоградском округе, и дети проходили курс создания проектов робототехнических установок с LEGO Control Lab. Ребята, работая в группах, создавали интересные и креативные проекты, которые были представлены на первой выставке научно-технического творчества молодежи на ВДНХ. Все «разработчики» были награждены медалями, которые мы храним и по сей день.

— Максим Васильев: Я начал использовать наборы серии MINDSTORMS в 2002 году, когда он только начал появляться на российском образовательном рынке. В то время Департамент образования города Москвы совместно с «Институт новых технологий» реализовывал проект оснащения образовательных учреждений г. Москвы инновационным оборудованием. Среди этого оборудования были и наборы LEGO MINDSTORMS (в то время они назывались Robolab), но как с ними работать, еще никто не знал. И моя задача была как раз разобраться с оборудованием и научить других учителей пользоваться MINDSTORMS. Мы курировали педагогов: проводили различные мероприятия, семинары, организовывали курсы повышения квалификации. В том же 2002 году Институт новых технологий совместно с компанией LEGO ® Education организовали первые в России соревнования роботов для школьников. К организации соревнований мы готовились серьезно: дети посещали наши курсы по робототехнике, и мы увидели, как у ребят горели глаза. И у взрослых, и у детей, благодаря этим соревнованиям появилась мотивация изучать робототехнику и развивать свои познания.

С детьми я начал работать в рамках дополнительного образования. У нас был некий факультатив: мы изучали и собирали роботов, участвовали в выставках и соревнованиях. Сейчас, как и раньше, в подавляющем большинстве решения LEGO ® Education используют в кружках, секциях, которые так или иначе связаны с дополнительным образованием, но уже достаточно много примеров внедрения педагогами MINDSTORMS в учебный процесс.

Слева направо микрокомпьютеры LEGO® Mindstorms®: RCX (1998 г.), NXT (2006 г.), EV3 (2013 г.)

— ДГ: Как реагировали дети тогда и сейчас? Что изменилось?

— МВ: В начале 2000-х новые технологии, которые сейчас полностью нас поглотили, только начинали развиваться. К ним, в том числе и к робототехнике, был повышенный интерес, но чаще, как к чему-то неизведанному, недоступному. У современных детей, конечно, соблазнов больше: большая часть детей пресыщены разными гаджетами, интеллектуальными устройствами, социальными сетями и т.п. Если сравнивать реакцию детей начала двухтысячных и современных, то можно заметить разницу. Тем не менее, дети всё так же с интересом знакомятся с роботами, и часто причина в том, что почти у каждого современного ребенка сейчас есть конструктор LEGO, поэтому переход к программированию LEGO-роботов для нынешнего поколения естественней. Это, по сути, всё тот же LEGO, но ставящий перед детьми более серьезные и сложные задачи.

— ЛБ: Конечно, изменилось многое. Раньше дети могли прибежать ко мне на перемене в класс, чтоб попросить показать своего робота другу. Почти плакали, когда приходилось разбирать их постройки из-за нехватки деталей.

Нынешние ученики иногда скептически говорят: «LEGO – игрушки для малышей». Вот железные конструкторы – это интересно! Да, сейчас появилось много разнообразных робототехнических решений. Но все же в конкурсах и выставках всегда отдают предпочтение LEGO ® Education.

От WeDo до MINDSTORMS ®

— ДГ: В каком возрасте можно начинать работать с WeDo? Как выглядит занятие с самыми маленькими?

— МВ: Лучше всего придерживаться рекомендаций, которые даёт компания LEGO ® Education к определенному оборудованию. Для WeDo самый подходящий возраст – от 7 до 10 лет. Занятия не должны быть слишком долгими: дети быстро устают, и им важно переключать внимание на другие вещи или игры. Я бы порекомендовал продолжительность не более полутора часов с небольшими перерывами и физическими активностями. Для детей такие занятия пройдут легче и занимательнее. Немаловажным фактором является обучение через игру. Это повысит заинтересованность у школьников и эффективность занятий. План занятий также зависит от того, чему педагог хочет научить детей на данном занятии.

Большой плюс решения WeDo заключается в том, что для творчества нет никаких ограничений, и учитель может смело показать и объяснить детям то, что их интересует. Многие педагоги используют WeDo и на обычных уроках в начальной школе, например, на уроках математики или технологии.

Я считаю, что обучение будет эффективнее, если прислушиваться к разработчикам наборов. На сайте LEGO ® Education есть раздел «Уроки и занятия», с помощью которого можно сортировать уроки по возрасту, по теме и по оборудованию. Для педагогов этот раздел будет очень полезен. Он поможет понять, как эффективнее работать с решениями LEGO ® Education.

— ДГ: Как определить, что от WeDo стоит переходить на MINDSTORMS®?

— МВ: Это решение зависит от самого педагога. В среднем, продолжительность обучения на WeDo составляет около 2 лет. Но если дети освоили программирование в WeDo и хотят создавать что-то более сложное, изучать новые алгоритмы и действия, то MINDSTORMS будет эффективнее. Для этого педагог должен понять и почувствовать, что его дети готовы к переходу на новое оборудование. Если я понимаю, что все результаты достигнуты, а это бывает достаточно часто, тогда можно уделить дополнительное время на ознакомление с MINDSTORMS. Обычно дети обучаются с помощью WeDo в первом и втором классе, после этого переходят на MINDSTORMS. Но, если занятия начинаются во втором или третьем классе, то часто бывает, что за год дети уже готовы к замене оборудования.

— ДГ: Кому LEGO-роботы даются сложнее – детям или учителям?

— МВ: В первую очередь, здесь всё зависит от мотивации. Детям немного проще добиться результата, так как они играют дома или конструируют фигурки из деталей LEGO. Бывают, конечно, этапы, когда детям уже не хватает знаний, и они обращаются за помощью к взрослым. Но если эти взрослые не заинтересованы и не замотивированы на результат, то они не смогут дать никаких полезных знаний. В этой ситуации главное – повысить мотивацию педагогов, чтобы потом они смогли сподвигнуть детей на успешный процесс обучения.

— ДГ: Как вы видите идеальную траекторию обучения робототехнике?

— ЛБ: Я считаю, обучение робототехнике следует начинать с начальной школы. К сожалению, кроме WRO, существует совсем небольшое количество мероприятий, где ребята могут представить свои проекты. Нынешние школьники любят путешествовать вместе со сверстниками, командами и было бы здорово развивать этот научный туризм. Ранее мы часто ездили и смотрели, что делают другие ребята, а педагогам даже организовывали интересные командировки по обмену опытом.

Какую среду программирования выбрать?

— ДГ: Какое значение имеет выбор среды программирования роботов MINDSTORMS®? Чем определяется этот выбор?

— ЛБ: Выбор среды программирования имеет очень большое значение для процесса обучения. Мне, например, нравится программировать в инженерной графической среде LabVIEW с ее богатыми библиотеками и простым подключением периферии. С помощью LabVIEW даже школьники с минимальными знаниями могут сразу понять принцип работы с робототехническими решениями.

— ДГ: Вы пишете учебники и активно используете LabVIEW Когда стоит переходить с EV3 Software на «взрослый» LabVIEW?

— ЛБ: Я крайне редко использую программное обеспечение EV3 и стараюсь обучать детей в среде LabVIEW. Мой сын занимался программированием на LabVIEW уже во 2 классе. Хочется отметить, что российский офис LabVIEW отлично работает. Можно получить online консультацию. Профессионалы тебе помогут быстро и качественно и ответят именно на твой вопрос, а не на похожий. Это очень важно. С решениями LEGO ® Education действительно можно быстро попробовать и узнать очень многое. Мы не обтачиваем камни. Мы строим храмы . Эту педагогическую траекторию, обучающую ребят делать реальные проекты, можно осуществить в школе только с LEGO ® Education. Я 20 лет работаю с решениями LEGO ® Education, и всегда с большой любовью и желанием передаю свои знания детям.

Есть ли жизнь после LEGO ® ?

— ДГ: Вы разработали лабораторные работы для уроков физики на основе LEGO® MINDSTORMS® Education, означает ли это, что физика наиболее «удобна» для введения робототехники в школу?

— ЛБ: Безусловно, в физике много опытов с движением. Также есть опыт использования робототехнической установки LEGO ® Education в классах химии при проведении реакции. Но пока нет серии реакций, которые требуют точного тайминга при проведении. Да и с LEGO ® Education сложнее выполнять всевозможные модификации штативов.

— ДГ: Ваши ученики знакомятся с машинным зрением и другими продвинутыми разделами робототехники. Какой вы видите их судьбу дальше? На какие специальности и в какие вузы они поступают?

— ЛБ: Почти все мои ученики, среди которых есть и девушки, работают после обучения в робототехнической сфере. Для них это очень интересно в интеллектуальном и, полагаю, в финансовом плане тоже. В основном это выпускники и студенты Бауманки РК, МГУ, МФТИ РТК и ФИФТ, МИРЭА. Мои ученики поддерживают со мной связь. Я знаю, что они занимаются подводными роботами, разработкой роботов и программного обеспечения для микрохирургии, разработкой нейроинтерфейсов, системы для распознавания лиц в аэропортах, расшифровкой языка дельфинов. Многие из них преподают робототехнику школьникам в школах и летних лагерях для одаренных детей. Очень интересуются темами проектов, над которыми я веду работу в данный момент. Некоторые из них стали отличными программистами, хорошо разбирающимися в «железе» — это просто «бриллиантовые» кадры. Почти все уверяют, что без уроков робототехники в школе они бы просто не знали, как построить свою успешную карьеру.

— ДГ: Вы много ездите по России и странам СНГ, ощущаете разницу в проникновении робототехники в регионы?

— МВ: Интерес к программированию и робототехнике не зависит от региона. Дисбаланс только в оснащении роботами учебных учреждений. В мегаполисах, к примеру, очень часто в школах можно встретить LEGO MINDSTORMS и других роботов, в небольших городах реже. Но интерес к робототехнике доходит и до самых отдаленных уголков, и, что удивительно, там часто находят возможность закупить нужное оборудование, особенно в последнее время.

— ДГ: Какой вы видите следующую версию LEGO® MINDSTORMS® Education?

— МВ: Я думаю, что концепция останется идентичной. Будет некий блок, периферийное устройство и, конечно же, кубики LEGO, которые позволяют создать и запрограммировать робота. Но я считаю, что больший упор будет сделан на совершенствование методических материалов, что позволит сделать обучение интереснее и качественнее.

Я не являюсь специалистом в области педагогики и образования, к детям отношусь сугубо как личностям в начале жизненного пути, а не к «цветам жизни» и преследую цель заинтересовать их и передать им свой опыт. В робототехнике работаю уже несколько лет и имею неподдельный интерес к этой сфере.

На самом же деле, образовательная робототехника не является ни заумным предметом, ни профессией будущего, ни беззаботным развлечением. А является она базой для серьезного изучения прикладных технических навыков, необходимых для будущего технаря уже сейчас.

Безусловно, это занятие не для всех — многие дети не горят желанием изучать «скучную» теорию вместо того чтобы, условно, порезвиться в спортивной секции. Однако, тех, кто любит всё время что-то создавать своими руками, интересуется компьютерной техникой или просто проявляет интерес к любой технике, образовательная робототехника способна обучить многим навыкам, например:

Самостоятельному проектированию конструкций
Пониманию принципов работы различных механизмов
Основам компьютерной грамотности
Принципам программирования
Оптимизации процессов и поисках альтернативных решений
Применению английского языка (стандарт в технической отрасли)
Пониманию «для чего нужна математика»
Взаимодействию программной части с конструкцией
Работе в составе команды и общей социализации

Самое главное — не стоит нацеливаться на конкретные результаты, вроде занятия призовых мест на различных соревнованиях по робототехнике. Они нужны в первую очередь для социализации, созданию интереса к отрасли и духа соревнования. Это тот самый случай, когда во всех смыслах участие важнее победы. Здесь робототехника ближе к художественной школе с её выставками, где главное — на других посмотреть, да себя показать.

В качестве результата обучения можно рассматривать постепенное увеличение сложности создаваемых проектов (как в кружке, так и дома), однако тут всё индивидуально.

Перейдем к наиболее часто задаваемым вопросам:

Чем мы занимаемся на робототехнике?

Строим роботов, конечно! Интересных и разных. Из LEGO. Изучаем, что такое датчики, шестеренки, гусеницы, для чего это нужно и как это использовать. Воспроизводим некоторые приборы из «взрослого мира», вроде парктроника или охранной системы, а еще строим всякие гусеничные вездеходы.

Для всего этого нам часто приходится использовать математику и банальную интуицию. А логическое мышление — вообще наше всё.

Почему «LEGO»?

Образовательные наборы LEGO Mindstorms EV3 являются международным стандартом для образовательной робототехники, так как ни один другой набор не обладает таким уровнем стандартизации, простоты использования и глубины проработки. Выпущенное в 2013-м году третье поколение образовательного робототехнического набора от LEGO, EV3 (в народе «Ева») обладает поистине необъятной широтой возможностей, заложенных в программное обеспечение и аппаратную составляющую, а совместимость с любыми другими наборами LEGO даже 40-летней давности дает очевидную возможность использовать любые детали для строительства конструкций. Кстати, у LEGO в наборах есть шикарно реализованные механические узлы (дифференциалы, элементы различных типов передач, элементы подвески и тд) и даже внятная пневматика. Ни один другой набор не имеет ничего подобного на том же уровне реализации. Есть еще fischertechnik но он относительно редко мне встречался, а цена та-же.

У скептицизма в сторону LEGO есть две причины:

1. Поверхностное знакомство с этим набором. Многие преподаватели из кружков робототехники (даже ВУЗовских!) грешат тем, что плохо знают то, на чем они работают. Будучи не сильно знакомы с основами конструирования механизмов и программирования, они не в состоянии оценить все возможности инструмента, а тем более задействовать их в образовательных целях.

2. Высоко задранный нос у адептов «старой школы». Это о тех, кто заявляет, что те, кто занимаются на LEGO не знают ни о транзисторах-резисторах, и вообще мы тут из готовых блоков всё делаем и блоками-же программируем. Всё они верно говорят. Не знаем. Только робототехника не про электронику и пайку, а про решение практических задач и автоматизацию. Есть еще вариация с «крутыми программистами», которые сходу занимаются программированием микроконтроллеров и миганием светодиодами, напрочь забывая про механическую часть.

В реальности у LEGO Mindstorms всего 2 существенных минуса:

Низкая жесткость больших конструкций
Большой размер и вес главного модуля и двигателей (миниатюрных сервоприводов в наборе нет)

Для какого возраста подходит робототехника?

На самом деле всё очень индивидуально. В возрасте 5-6 лет большинство детей еще остаются в фазе «игра — основа обучения». В этом возрасте главное — приобрести навык созидания, то есть научиться собирать из конструктора самостоятельно, без инструкций и подсказок, по своему разумению. Примерно с 5,5 лет я беру детей на занятия, где у них, по сути, проходят «прописи» — мы собираем из кубиков машинки, самосвалы, самолёты и вертолеты, и оснащаем эти постройки двигателями, чтобы у них крутились колёса и винты (занимаемся на LEGO WEDO 2.0). Программирование даю только тем, кто сам тянется узнать «как оно там происходит».

С 7 лет обычно ребёнок достаточно созревает, чтобы осознанно вникать в сложные вещи без потери интереса. В этом возрасте занимаемся уже на «Еве», осваивая такие понятия как «градус угла, процент, десятичная дробь» (ну а как иначе, тут мы уже с датчиками вплотную работаем). Обычно ни у кого особенных проблем с этим не возникает, если есть интерес к познанию. Проблемы возникают только тогда, когда нам уже нужно что-нибудь делить-умножать, а в школе этого еще не проходили.

10-14 лет — самый эффективный возраст для обучения, поскольку отношение к предмету обычно более серьезное, интерес более профессиональный, и нет страха перед математикой уровня шестого класса. К тому же можно рассказать, для чего нужны эти пресловутые синусы-косинусы, прикладной смысл которых в школе остаётся неизученным.

Также, спустя год обучения, можно перейти с LEGO на свободную элементную базу (одноплатные компьютеры и датчики из китая + алюминиевые профили из строительного магазина).

А что, если купить такое LEGO домой и заниматься самим?

Это вполне здравая идея, если:

Вы обладаете хотя бы минимальными знаниями о механизмах и программировании и способны изучить набор в полной мере самостоятельно. У вас есть лишние ~40 т.р. на покупку набора и некоторых дополнительных модулей. Однако даже в этом случае лучше параллельно учиться в кружке, развивая дома те идеи, которые пришли в голову после изучения новой темы.

Почему мы не используем инструкции?

Когда ребенок что-то строит по инструкции, он просто повторяет, не вникая в суть того, для чего та или иная деталь или узел нужен. Безусловно, купить дорогой набор LEGO Tehnic с кучей механики, пневматикой, и не построить предлагаемые модели по инструкции хотя бы ради изучения принципа работы — плохая идея. Эти модели очень сложные и интересные для изучения. Однако у нас в кружке главное — реализовать какой-либо принцип. А вот каким путем — уже проблема учащегося, которую он должен решить, используя свою голову. Пусть даже неправильно, с ошибками, но — сам. Инструкции у нас используются только когда мы собираем модель с очень сложной механикой и/или программой для изучения принципа работы.

Если в кружке собирают по инструкциям постоянно — это свидетельство профессиональной некомпетентности преподавателя. Такое часто наблюдается в кружках по франшизе и при школах.

Исключением можно считать книжки — сборники разнообразных механических узлов из LEGO (и не только). Такая шпаргалка очень полезна при проектировании.

Читайте также: