Статья: К вопросу об использовании робототехнических конструкторов в обучении

Тобольский педагогический институт им. Д.ИИ. Менделеева (филиал) ТюмГУ

Tobolsk Pedagogical Institute, branch of University of Tyumen D.I. Mendeleev

К вопросу об использовании робототехнических конструкторов в обучении

On the use of robotic constructors in training

Лаптев А.С.

Laptev A.S.

Тобольск, Россия

Tobolsk, Russia

Робототехника -- прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства. Благодаря робототехническим конструкторам, роботы стали еще ближе к пользователям, так как теперь их может сконструировать и собрать даже школьник. Еще одна особенность, которая является главной в использовании робототехнических сборных платформ, - моделирование роботов, которые в дальнейшем могут быть в разы больше своих копий.

Стремительное развитие робототехники ведет за собой и появление новых областей в образовании, а именно - образовательная робототехника. Основная направленность в данной области - инженерно-техническая (создание моделей роботов). Для этого используются робототехнические конструкторы. К концу 2017 года, из-за высокому ассортимента, у покупателей возникают трудности при покупке конструкторов различных брендов.

Данная работа содержит в себе сравнительную характеристику робототехнических конструкторов по основным критериям (характеристики микроконтроллера, данные о датчиках и двигателях, программное обеспечение), рекомендации по выбору моделей конструкторов под разные возрастные группы, а также данные об осведомленности молодежи о современных робототехнических системах, основанные на социологическом опросе молодежи Курганской, Тюменской, Московской областей и города Москвы.

Сравнительная характеристика робототехнических конструкторов по производителям

Таким образом, проанализировав робототехнические конструкторы, можно сделать определенные выводы.

Разнообразие робототехнических конструкторов позволяет четко понять и выбрать подходящую для определенных критериев (возраст, сложность, мобильность и др.) модель.

Исходя из данных таблицы, можно с уверенностью сказать, что самым лучшим решением является выбор конструктора LEGO (модели для всех уровней). У конструкторов LEGO имеется сильный микроконтроллер (высокая частота процессора, поддержка основных видов беспроводной связи, наличие удобного интерфейса, высокая автономность работы), стандартный набор датчиков и двигателей, а также высокие возможности программирования.

Не сильно уступая, следом идут такие конструкторы, как ТРИК, образовательный набор «Амперка». Конструктор ТРИК обладает сильным микроконтроллером, удобным интерфейсом и значительным набором стандартных компонентов. «Амперка» отличается высоким уровнем программной поддержки.

Далее выделяются конструкторы ScratchDuino и FISCHERTECHNIK с многофункциональными системами и высоким уровнем оценки удобства общего интерфейса программирования.

Исходя из основных показателей и учитывая стоимость базовых наборов конструкторов, можно выделить следующие уровни (по классам):

• Начальный уровень - 1-4 классы: сборка основных (базовых) моделей роботов, основы программирования, программирование через микроконтроллер (LEGO, HUNA, ScratchDuino, RoboRobo Kids);

• Средний уровень - 4-7 классы: сборка усложненных моделей роботов, визуальное программирование высокого уровня (LEGO, FISCHERTECHNIK, VEX, HUNA);

• Старший уровень - 8-11 классы: сборка полностью автономных моделей роботов, программы, написанные на языках программирования

(Образовательный набор «Амперка», RoboRobokit, Arduino);

• Профессиональный уровень - начиная с 8 класса: сборка моделей роботов на основе профессиональных контроллеров и датчиков, программирование на языках программирования (ТРИК, VEX, LEGO, HUNA).

Как видно из уровневого разделения робототехнических систем, некоторые конструкторы могут использоваться во всех возрастных группах, только с разной нагрузкой, а это значит, что они становятся более доступными и удобными для использования (не потребуется переходить на другие платформы и изучать иные системы программирования). Хотя, при работе с разными системами, развивается навык приспособленности.

Анализ опроса молодежи.

Для получения сведений о знаниях молодежи в области робототехники, был проведен опрос среди учащейся в вузах молодежи Курганской, Тюменской, Московской областей и города Москвы. Количество опрошенных - 77 человек.

Вопросы:

• укажите ваш возраст:

o 18-20;

o 21-25;

• укажите ваш пол:

o М.;

o Ж.;

• встречались ли вы с понятием робототехника? o встречался(-ась), полностью понимаю, что это; o слышал(-а), но не знаю, что это; o никогда не слышал(-а); o другое;

• используете ли вы в своей жизни роботизированные системы? o да, использую. Знаю, что это за системы; o да, использую. Не уверен(-а), что знаю, какие; o нет, не использую; o другое;

• слышали ли вы о робототехнических конструкторах (Lego Mindstorms (NXT), Амперка (Arduino), ТРИК и др.)? o да, слышал(-а), работал(-а) с ними o да, слышал(-а), не работал(-а) с ними o нет, не слышал(-а) o другое.

Возрастная категория была выбрана на основе данных о возрасте поступающих в вузы (18-20) и оканчивающих их (21-25). При поступлении в институт, знания в определенных областях наук могут быть не полны, а после выпуска, должны быть на высоком уровне.

Встречались ли вы с понятием робототехника?

Анализируя эти данные, видно, что студенты, учащиеся на старших курсах и выпускающиеся, в большинстве точно знают, что такое робототехника.

Используете ли вы в своей жизни роботизированные системы? Данный вопрос позволяет выяснить, осознают ли студенты, где и как именно применяется робототехника в жизни.

Понимая, что такое робототехника, большинство не совсем осознает, где применяются роботизированные системы.

Возрастные критерии позволяют проанализировать знания студентов и в знании о роботизированных конструкторах. Вопрос: слышали ли вы о робототехнических конструкторах (Lego Mindstorms (NXT), Амперка (Arduino), ТРИК и др.)?

Также можно увидеть, что к концу обучения в вузе, студенты получают знания о робототехнических конструкторах, а некоторые даже приобретают опыт работы с ними. робототехника автоматизированный конструктор

Половая характеристика ответов позволяет определить, кто более заинтересован такой областью знаний, как робототехника.

Мужчины более заинтересованы робототехникой, нежели женщины, хотя результаты знаний женщин в области робототехники нельзя назвать плохими. Более половины студенток знакомы с понятием робототехника.

Можно сделать вывод, что молодежь старше 21 года более осведомлена о современных робототехнических системах и конструкторах, а также заинтересованность мужчин выше, чем женщин.

Список использованных источников и литературы

1. Гурьев А., Петров И., Грудин А., Мустафин С., Кондратьев Я. Сравнительный анализ и обзор робототехнических конструкторов и платформ. М. ЦПМ, 2015. - 6 с.

2. Попов Е.П. Робототехника [Текст] / Е.П. Попов, Е.И. Юревич. М. Машиностроение, 2014. - 288 с.

3. Шахинпур М.И. Курс робототехники: материал технической информации [Текст] / М. Шахинпур; пер. с англ. С. С. Дмитриева; под ред. С.Л. Зенкевича. М. Мир, 2012. - 527 с.

4. Рудомилов И. Статистика студентов 2012: города, возраст, пол // podebrady.ru : курсы чешского языка при Карловом университете. 2012. URL: https://goo.gl/djiDZW (дата обращения: 24.12.2017).

5. Социологический опрос // docs.google.com: электронные документы Google. URL: https://goo.gl/FUjTCF (дата обращения: 24.12.2017).

6. Результаты социологического опроса // docs.google.com: электронные документы Google. URL: https://goo.gl/ScqgJW (дата обращения: 24.12.2017).