От школьных уроков до создания конструктора | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Самые юные ученые Высокая практическая значимость

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Юный учёный №5 (68) май 2023 г.

Дата публикации: 03.05.2023

Статья просмотрена: 69 раз

Библиографическое описание:

Шпак, А. А. От школьных уроков до создания конструктора / А. А. Шпак, Т. А. Онапа. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2023. — № 5 (68). — С. 117-120. — URL: https://moluch.ru/young/archive/68/3770/ (дата обращения: 16.12.2024).



В своей статье авторы описывают опыт создания программируемого конструктора «Лифт 2.0», поддержанного Красноярским краевым фондом науки, а также рассматривают аспекты развития робототехники в школьном образовании.

Ключевые слова : робототехника, микроконтроллер, программирование, модель, лифт образование, урок, игра.

Современное образование должно учитывать новые технологии и требования жизни, и ничто не отражает их настолько полно и не имеет таких долгосрочных перспектив, как занятия робототехникой, программированием, моделированием.

Этот класс образовательных предметов предоставляет уникальный инструмент для овладения знаниями и опытом будущих программистов, инженеров и технических сотрудников, приступивших к предмету с интересом, многогранными знаниями и умениями.

Занятия робототехникой позволяют учащимся изучать принципы создания и реализации технических проектов. В ходе разработки деталей и модульных узлов механизмов ребята научатся проектировать, тестировать и понимать, как работают роботизированные системы. Это приводит к развитию инженерного мышления у детей и даёт им доступ к будущему. Они будут думать о применении технологий в реальном мире, а не только заниматься теорией в классе.

Робототехника может привнести научно-техническое творчество в школьные программы. В данном случае, творчество — это совокупность идей, нацеленных на решение практических и актуальных задач. Решение этих задач приведет к развитию идей, проектов и производству ценных продуктов посредством робототехники. Например, учащиеся могут попробовать свои силы в создании технических макетов, которые в будущем помогут сделать различные механизмы более эффективными и удобными для использования.

Так, на занятиях кружка робототехники в МАОУ СШ № 5 города Красноярска была предложена идея создания роботизированного макета лифта, которая позже была поддержана Красноярским краевым фондом науки. Изначально эта конструкция планировалась как игрушка, поскольку на рынке игровой индустрии таковая представлена не была или являлась примитивным подъемным механизмом «на веревочке».

В ходе исследования и разработки исполнитель проекта изучил историю вопроса и выяснил, насколько интересна и познавательна эта предметная область. Ведь современное градостроительство и облик нынешних мегаполисов стали такими, какие есть сейчас, именно благодаря изобретению лифта.

Компонент «Этаж»

Рис. 1. Компонент «Этаж»

Одна из целей проекта — привлечь внимание городских властей к проблеме ветхого жилья и людей, проживающих в нем. Люди с ограниченными возможностями, молодые матери с детьми, а также пожилые люди зачастую оказываются «заложниками» своих квартир, находящихся на верхних этажах домов, не обеспеченных лифтом. Модульные наружные подъемные механизмы могли бы в части случаев решить такие проблемы.

В ходе разработки конструктора была разработана модульная конструкция, состоящая из отдельных элементов, каждый из которых представляет интерес как в механическом, так и в программируемом аспектах.

Этаж лифта состоит из

1) Раздвижные двери на линейных подшипниках

2) Двигатель открывания/закрывания дверей с ременной передачей на двери

3) Концевые датчики положения дверей

4) Драйвер двигателя

5) Кнопка вызова лифта со светодиодом

6) Микродисплей OLED

7) Оптический(механический) датчик регистрации прохода кабины лифта

8) Микроконтроллер ESP32

Этаж лифта является независимым модулем проекта. Он может быть использован как в комплексе, в виде составной части модели лифта, так и в виде отдельного объекта для обучения робототехнике.

Возможности отдельного объекта «Этаж»:

— обучение программированию микроконтроллера;

— изучение принципов работы и возможностей микроконтроллера, в целом;

— управление светодиодом;

— работа кнопки;

— изучение взаимодействия микроконтроллера и датчиков на реальных объектах;

— управление работой двигателя;

— вывод информации на дисплей;

— взаимодействие с другими контроллерами посредством UART.

В комплексе с другими этажами и системой движения кабины получается сложная модель — Программируемый конструктор «Лифт 2.0», с возможностью программирования «поведением», управлением по нескольким каналам беспроводной связи, возможностью обучения программированию микроконтроллеров с моделированием их поведения на реальном объекте, с реализацией таких возможностей, как: обмен данными между микроконтроллерами, получение данных от внешних датчиков, управление различными устройствами.

Некоторые детали конструкции

Рис. 2. Некоторые детали конструкции

Конструктор «Лифт 2.0», поддержанный Красноярским краевым фондом науки, может быть интересной моделью для изучения программирования. Созданный на основе контроллера ESP32 (процессор Tensilica Xtensa LX6), он предоставляет возможности программного управления как работой этажей по отдельности, так и всем лифтом в целом. Практическая применимость позволяет сделать программирование не абстрактной, а вполне конкретной, позволяющей увидеть результат, интересной задачей.

В ходе выполнения проекта были разработаны узлы и механизмы открывания и закрывания дверей, благодаря сборному механизму вертикальных стоек была обеспечена модульность лифта, позволяющая собирать конструкцию из желаемого количества этажей, цифровое табло на главной панели открыло широкие возможности для программирования.

Поддержка проекта «Программируемый конструктор Лифт 2.0» Красноярским краевым фондом науки повысила престиж занятий в школьном кружке робототехники, а также престиж науки и образования в целом. Ребята увидели, что научно-техническое творчество доступно каждому и высоко ценится в современном обществе.

В целом, занятия робототехникой могут дать учащимся и их учителям возможность получить необходимые, значимые навыки, которые могут применяться как в обсуждениях больших концептуальных знаний, так и при создании проектов, и даже при разработке технологических идей будущего.

Занятия робототехникой могут стать полезным инструментом в расширении образования учащихся. На сегодняшний день в российских школах, как и в школах различных стран мира, развитие технических навыков имеет приоритетное направление. Современное образование стремится применять такие технологии в реальном мире, выходя за рамки обезличенной теории в классе.



Похожие статьи

Возможность использования образовательной робототехники в обучении учащихся средней школы

В статье излагается возможность внедрения в образовательный процесс элементов робототехники. Представлен анализ использования среды MRDS при изучении информатики в 7–9 классах на примере программы Л. Л. Босовой.

Особенности современных образовательных конструкторов и возможности их использования в дополнительном образовании детей

Статья посвящена рассмотрению особенностей использования современных образовательных конструкторов и возможностей их применения в дополнительном обучении детей. Особое внимание уделено таким конструкторам и образовательным платформам как: Education W...

Возможности трехмерного конструктора «Фанкластик» как средства развития технических компетенций в условиях дополнительного образования детей

В статье рассматривается инновационный образовательный конструктор нового поколения «Фанкластик». Раскрываются его возможности в развитии инженерного мышления и технических компетенций. Дается анализ личного педагогического опыта применения конструкт...

Легоконструирование как составная часть робототехники

В статье рассмотрены понятие робототехники, история конструктора «LEGO», разнообразие наборов конструктора, описаны этапы сборки определенной модели, приведены результаты анкетирования.

Обучение дошкольников основам программирования и алгоритмизации в процессе применения интерактивного набора «Робот-мышь»

В статье раскрываются основы обучения дошкольников программирования на основе применения набора «Робомышь», а также описывается опыт применения данного набора в практике ДОУ.

Применение технологии лего-конструирования и робототехники в современном дошкольном образовании

В статье авторы описывают технологию лего-конструирования и робототехники, на примере своего опыта работы в детском саду.

Разработка робота для передвижения по пересеченной местности на базе микроконтроллера ATmega328P

В работе описывается методология разработки, реализации и отладки, а также технические решения при создании робота для передвижения по пересеченной местности полигона соревнования «Кубок РТК — Экстремал» на базе микроконтроллера ATmega328P. Данная р...

Условия эффективности обучения в преподавании инженерной графики

Статья посвящена вопросам обеспечения современного учебного процесса, направленного на формирование у студентов не только графической грамоты, но и на освоение новых информационных технологий. Описан опыт создания авторской рабочей тетради по дисципл...

Интерактивные учебные пособия как средство подготовки будущих специалистов

В статье авторы показывают важность интерактивных технологий в процессе обучения студентов и подготовки специалистов технических специальностей.

Развивающий потенциал образовательной робототехники

В статье рассмотрена вариативность использования роботизированных игрушек в современном дошкольном образовании.

Похожие статьи

Возможность использования образовательной робототехники в обучении учащихся средней школы

В статье излагается возможность внедрения в образовательный процесс элементов робототехники. Представлен анализ использования среды MRDS при изучении информатики в 7–9 классах на примере программы Л. Л. Босовой.

Особенности современных образовательных конструкторов и возможности их использования в дополнительном образовании детей

Статья посвящена рассмотрению особенностей использования современных образовательных конструкторов и возможностей их применения в дополнительном обучении детей. Особое внимание уделено таким конструкторам и образовательным платформам как: Education W...

Возможности трехмерного конструктора «Фанкластик» как средства развития технических компетенций в условиях дополнительного образования детей

В статье рассматривается инновационный образовательный конструктор нового поколения «Фанкластик». Раскрываются его возможности в развитии инженерного мышления и технических компетенций. Дается анализ личного педагогического опыта применения конструкт...

Легоконструирование как составная часть робототехники

В статье рассмотрены понятие робототехники, история конструктора «LEGO», разнообразие наборов конструктора, описаны этапы сборки определенной модели, приведены результаты анкетирования.

Обучение дошкольников основам программирования и алгоритмизации в процессе применения интерактивного набора «Робот-мышь»

В статье раскрываются основы обучения дошкольников программирования на основе применения набора «Робомышь», а также описывается опыт применения данного набора в практике ДОУ.

Применение технологии лего-конструирования и робототехники в современном дошкольном образовании

В статье авторы описывают технологию лего-конструирования и робототехники, на примере своего опыта работы в детском саду.

Разработка робота для передвижения по пересеченной местности на базе микроконтроллера ATmega328P

В работе описывается методология разработки, реализации и отладки, а также технические решения при создании робота для передвижения по пересеченной местности полигона соревнования «Кубок РТК — Экстремал» на базе микроконтроллера ATmega328P. Данная р...

Условия эффективности обучения в преподавании инженерной графики

Статья посвящена вопросам обеспечения современного учебного процесса, направленного на формирование у студентов не только графической грамоты, но и на освоение новых информационных технологий. Описан опыт создания авторской рабочей тетради по дисципл...

Интерактивные учебные пособия как средство подготовки будущих специалистов

В статье авторы показывают важность интерактивных технологий в процессе обучения студентов и подготовки специалистов технических специальностей.

Развивающий потенциал образовательной робототехники

В статье рассмотрена вариативность использования роботизированных игрушек в современном дошкольном образовании.

Задать вопрос