Какой ребенок не хотел бы построить собственного робота! Неудивительно, что в различных учебных заведениях активно открываются курсы, кружки и классы робототехники. «Основу» таких занятий часто составляют образовательные конструкторы, из которых ученики собирают роботов или иные модели, параллельно осваивая математику, физику, программирование и новейшие технологии в целом. При этом представленное на рынке разнообразие позволит каждому преподавателю найти именно те наборы, которые окажутся наиболее подходящими для его класса.
Робототехнический конструктор в образовании
Как известно, любые конструкторы развивают у детей креативность, внимательность, усидчивость, а конструкторы для кружков робототехники – также и умение работать в команде, искать решение проектных задач. Такие образовательные решения – прекрасный инструмент, позволяющий вовлечь юных инженеров в изучение робототехники и смежных с ней школьных дисциплин. В свою очередь, для учителя STEM-наборы удобны тем, что представляют собой комплексные решения, включающие методички, рабочие тетради, глоссарии, онлайн-уроки и другие материалы. Благодаря таким конструкторам можно выстроить программу от простого к сложному, включив в нее все необходимые на каждом этапе темы.
Как выбрать конструктор для класса робототехники?
Каждый учитель выбирает образовательные наборы в зависимости от изучаемых тем, особенностей группы, собственных предпочтений. При этом есть ряд факторов, которым должны отвечать любые хорошие STEM-решения для класса робототехники.
- Удобство для детей. Как правило, производители учитывают, что работать с их наборами будут именно юные инженеры. В конструкторах для малышей обычно используют яркие и крупные детали – детям удобно их брать, и они способствуют развитию моторики. В случае с более старшими группами важно проверить удобство работы с платами: чтобы у детей не возникло сложностей с подключением датчиков, источников питания и иных компонентов. Например, Engino для этого использует соответствующие символы на плате. Хорошо, если у нее есть защита, чтобы дети могли испытывать собранные модели, не боясь повредить их. В частности, в наборе Mbot от Makeblock предусмотрена специальная крышка для платы.
- Удобство для учителя. Учебники, рабочие тетради, онлайн-уроки, глоссарии, методические материалы, входящие в образовательные STEM-решения, способны облегчить работу учителя и сделать уроки более интересными и продуктивными. Например, Fischertechnik в наборе «Пневматика 3» предлагает собрать насос для воздушного шарика, надуть его, а потом с помощью весов взвесить с воздухом и без, ознакомиться с объяснением этого явления и интересными фактами. Соответственно, на этапе выбора преподавателю стоит оценить качество методических материалов и то, насколько они подходят его программе.
- Финансовая доступность. Цена – важный фактор при выборе STEM-решений для образовательных учреждений. При этом надо брать во внимание не только стоимость самого конструктора, но и ресурсных, дополнительных и иных наборов (если предполагается их использование). Стоит уточнить, бесплатны ли созданные производителем онлайн-уроки, учебные материалы, программное обеспечение. Например, Makeblock предлагает бесплатное ПО и онлайн-уроки, а Fischertechnik – ПО и рабочие тетради. Поддержка платформы Arduino (а значит, и многочисленных разработанных для нее решений, методичек и многого другого) – большой плюс как с финансовой, так и с практической точек зрения: знание этой платформы может пригодиться ученикам в будущем.
- Пространство для творчества. Конструктор должен оставлять достаточно пространства для креативности. В идеале входящих в набор деталей должно хватать не только на сборку того, что перечислено в инструкции, но и на создание собственных моделей. Например, Gigo Space Machines содержит 250 деталей и 3 мотора, благодаря чему ребенок сможет получить 10 «штатных» космических машин, а также придумать свои – на ту же тематику или любую другую. Makeblock отличают алюминиевые детали, выдерживающие вес до 70 кг, что открывает перед классом широкие перспективы в плане практического конструирования.
Ассортимент робототехнических конструкторов
Представленный современными производителями ассортимент позволит найти подходящее решение для разных возрастных групп, а соответственно – поможет детям освоить различные стороны робототехники, физики и смежных дисциплин. Так, самые маленькие начнут со знакомства с понятиями «датчик» и «механизм», а ребята постарше – соберут собственного робота и запрограммируют его на выполнение различных действий.
Конструкторы для младших школьников
Занятия робототехникой можно проводить уже в начальной школе или даже в подготовительных классах. Как правило, наборы для младших групп ориентированы на первое знакомство учеников с законами физики, принципами работы различных механизмов и датчиков: ребята узнают, что это такое, зачем они нужны и как функционируют. Говоря о наборах для кружков, в первую очередь стоит отметить конструкторы Huna для групповых занятий: «Вокруг света», «Зоопарк», «Новый год и Рождество». Они состоят из нескольких сотен деталей (600-900 в зависимости от набора), включая моторы, материнскую плату и датчики, и рассчитаны на совместную проектную деятельность. Эти решения учат юных инженеров не только азам физики и робототехники, но и навыкам командной работы.
У Fischertechnik также есть комплекты с говорящим названием: «Для малышей» и «Супернабор для малышей». Они подразумевают сборку строительных машин и вертолетов и помогают детям узнать больше о технике, принципах ее работы, дают основы работы с конструкторами. В свою очередь, один из самых известных производителей конструкторов – LEGO – предлагает наборы «Первые механизмы» и «Простые механизмы». Они познакомят с шестеренками, осями, рычагами, колесами. Каждый комплект позволяет собрать 16 стандартных моделей и включает учебно-методические материалы.
Конструкторы для средней школы
Тех, кто уже перешел в среднюю школу, наверняка заинтересуют тематические наборы от Fischertechnik: «Основы пневматики», «Механика и статика», «Солнечная энергетика» и ряд иных из этой же линейки. В таких конструкторах подробно разбирается заявленная в названии область физики, в том числе детям предлагается выполнить задания в рабочей тетради и провести занимательные эксперименты. Например, набор «Оптика» позволит собрать телескоп, микроскоп, перископ, солнечные часы и еще больше 10 моделей, чтобы всесторонне изучить различные оптические явления. Подобные обучающие комплекты представлены и в линейке Engino Mechanical Science – «Мосты и сооружения», «Сила энергия и движение».
LEGO также предлагает тематические конструкторы, например «Технология и физика» или вспомогательные «Пневматика» и «Возобновляемые источники энергии». Каждый вариант полностью раскрывает обозначенную тему и дает возможность опробовать изучаемую теорию на практике – на примере собственноручно собранных устройств. В частности, набор «Возобновляемые источники энергии» подразумевает сборку конструкций, которые получают энергию от ветра, воды и солнца.
В свою очередь, решения от Makeblock позволят детям собрать и запрограммировать своего собственного робота. Стартовый набор Mbot умеет следовать линии и обходить препятствия, а в Mbot Ranger, где предусмотрены три стандартные модели, есть также гироскоп, датчики света, температуры и пр. Благодаря данным комплектам дети освоят азы программирования: машинки могут двигаться в соответствии с заранее написанными сценариями. Отметим и наборы Huna. Например, Fun&Bot Sensing позволяет собрать 4 модели: Паровозик Томас будет ехать вдоль черной линии, лыжник – отъезжать от края стола, утка – следовать за объектом, пожарная машина – огибать препятствия.
Во Франции решения от Makeblock стали единственными разрешенными для обучения в школе. В России они также вошли в списки рекомендованных наряду с LEGO и некоторыми другими производителями.
Робототехника для детей от 14 лет
Как правило, на занятиях с теми, кто уже оканчивает среднюю школу, делается больший акцент на сборке роботов, программировании и более тесной работе с датчиками. Самые известные решения в этой группе – от LEGO: Mindstorms Education EV3. Базовый набор рассчитан на 1-3 учеников и включает 5 датчиков (2 датчика касания, датчик света, ультразвуковой и гироскоп), а также 3 сервомотора. Кроме того, пользователи получают доступ к ПО для освоения графического языка программирования и к 48 учебным материалам для учеников и учителей. Базовый набор можно дополнительно расширить, например, с помощью ресурсного или вспомогательного. Кроме того, с LEGO совместимы алюминиевые детали Makeblock.
Также стоит обратить внимание на набор Fischertechnik Robo TX «Автоматические роботы». Он предлагает собрать 4 модели машин, используемых в промышленности (таких как погрузчик или манипулятор), и запрограммировать их. Особенность комплекта – наличие алюминиевых профилей, благодаря чему достигается как еще большая прочность, так и еще большее сходство с настоящими промышленными машинами. А набор «Исследователь», куда входят ИК-датчик, датчик цвета, фоторезистор и ультразвуковой датчик, включает 6 моделей роботов-исследователей. Эти интеллектуальные машинки смогут измерять температуру, следовать за линией, определять расстояния – словом, действительно исследовать окружающий мир. И конечно, их поведение также можно запрограммировать.
Дополнительный интерес для подростков и даже взрослых представляют наборы Makeblock и Fischertechnik, которые подразумевают сборку лазерного гравировщика и 3D-принтера соответственно. Здесь интерес от работы с конструктором успешно сочетается с практической пользой от полученной модели.
