робототехника. Реферат по теме Обучающие возможности робототехники Автор смолкин Андрей Сергеевич 17 лет, 10 класс
 Скачать 35 Kb.
|
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа № 7 РЕФЕРАТ По теме: Обучающие возможности робототехники Автор- Смолкин Андрей Сергеевич 17 лет, 10 класс. Руководитель- Краснова Елена Викторовна. 2015 год Робототехника-прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Она является одним из важнейших направлений научно- технического прогресса, в котором проблемы механики и новых технологий соприкасаются с проблемами искусственного интеллекта. Человечество остро нуждается в роботах, которые могут без помощи оператора тушить пожары, самостоятельно передвигаться по заранее неизвестной, реальной пересеченной местности, выполнять спасательные операции во время стихийных бедствий, аварий атомных электростанций, в борьбе с терроризмом. Кроме того, по мере развития и совершенствования робототехнических устройств возникла необходимость в мобильных роботах, предназначенных для удовлетворения каждодневных потребностей людей: роботах – сиделках, роботах – нянечках, роботах – домработницах, роботах – всевозможных детских и взрослых игрушек и т.д. И уже сейчас в современном производстве и промышленности востребованы специалисты, обладающие знаниями в этой области. Начинать готовить таких специалистов нужно школе и с самого младшего возраста. Поэтому, образовательная робототехника в школе приобретает все большую значимость и актуальность в настоящее время. Основная цель обучения робототехнике-это социальный заказ общества: сформировать личность, способную самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. 21 век требует нового человека – исследователя проблем, а не простого исполнителя. Сегодня и завтра обществу ценен человек-творец. Поэтому задача школы дать ребёнку возможность не только получить готовое, но и открывать что-то самостоятельно; помочь ребёнку построить научную картину мира. Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий проводимых с применением следующих методов: 1) Объяснительно-иллюстративный - предъявление информации различными способами (объяснение, рассказ, беседа, инструктаж, демонстрация, работа с технологическими картами и др.); 2) Эвристический - метод творческой деятельности (создание творческих моделей и т.д.) 3) Проблемный - постановка проблемы и самостоятельный поиск её решения обучающимися; 4) Программированный - набор операций, которые необходимо выполнить в ходе выполнения практических работ (форма: компьютерный практикум, проектная деятельность); 5) Репродуктивный - воспроизводство знаний и способов деятельности (форма: собирание моделей и конструкций по образцу, беседа, упражнения по аналогу), 6) Поисковый – самостоятельное решение проблем; И все-таки, главный метод, который используется при изучении робототехники, это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, решение собственных задач и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося. Для занятий робототехникой в школе можно воспользоваться следующими техническими средствами: 1) Цифровое оборудование: проектор, компьютерный класс. 2) Конструктор Lego "Перворобот" наборы №9797, №5847, LEGO Mindstorms NXT 2.0. с программным обеспечением к ним. 3) Цифровые разработки учителя к урокам (презентации, сайты, тесты и т.д.). Современные технологии настолько стремительно входят в нашу повседневную жизнь, что справиться с компьютером или любой электронной игрушкой для ребенка не проблема. Смышленый школьник, используя современный конструктор от компании ЛЕГО, может собрать настоящего интеллектуального робота. Компания ЛЕГО была основана в 1932 году, создателем компании был датчанин Оле Кирк Кристиансен. Первоначально компания выпускала стремянки, гладильные доски и деревянные игрушки. Слово "LEGO", позже ставшее названием компании, появилось в 1934 году, от выражения "leg godt" — "увлекательная игра". Lego Mindstorms NXT 2.0 — это интеллектуальный программируемый робот, который собирается из деталей, подобно конструктору, и обладает практически безграничными возможностями. Современная игрушка для детей, которая может решать любые взрослые задачи, прошла серьезные испытания. В тестах принимали активное участие военные. По большому счету можно сказать, Mindstorms тестировали в реальных военных условиях. Описание технологии: Lego Mindstorms работает на базе компьютерного контроллера NXT . NXT – это самый главный элемент в работе MINDSTORMS. Это разумная, контролируемая компьютером деталь конструктора LEGO,которая может заставить робот MINDSTORMS ожить и исполнять разнообразные действия. На дисплее NXT можно увидеть текстовые и графические сообщения. 1) Порты моторов- в NXT есть три порта выхода для подключения моторов. Мотор работает тогда, когда он будет подключен к одному из портов A, В или C. 2) Порты сенсоров- NXT также имеет четыре порта входа для подключения сенсоров. Сенсоры надо подключить к портам 1, 2, 3 или 4. 3) Порт USB- Кабель USB необходимо подключить к порту USB и загрузить программы с компьютера на NXT, также можно передать данные от робота на компьютер. Чтобы загрузить или обменяться той или иной информацией можно применять 6еспроводный канал Bluetooth. Помимо этого, благодаря Bluetooth можно управлять роботом с помощью мобильного телефона, надо только лишь установить java-приложение. 4) Громкоговоритель- можно сделать программу с настоящими звуками, с запуском программы можно будет услышать звуки. 5) Кнопки NXT- с помощью оранжевой кнопки можно включить или выключить питание, светло-серые стрелки необходимы при перемещении влево - вправо по меню NXT, а темно-серая кнопка удаляет или возвращает пользователя в предыдущее меню. 6) Опции дисплея NXT: NXT –это широкий набор интересных функциональных возможностей. Ниже приведены технические характеристики NXT: 32-битовый микроконтроллер ARM7 256 КБайт FLASH, 64 КБайт RAM 8- битовый микроконтроллер AVR 4 Кбайта FLASH, 512 байт RAM, а также беспроводный канал Bluetooth Class I I V 2.0; скоростной порт USB; четыре порта входа, шести проводной кабель для цифровой платформы; три порта выхода, шести проводной кабель для цифровой платформы; графический жидкокристаллический дисплей;громкоговоритель с аудиоканалом с восьмибитовым квантованием и частотой семплирования 2-16 КГц. Наборы делятся на базовый набор и расширенный. 7) Блоки- в состав наборов могут входить блоки различных версий. 8) Сенсоры- наборы LEGO Mindstorms располагают огромным количеством сенсоров: Сенсор звука NXT;Сенсор расстояния NXT (ультразвуковой сенсор);Сенсор освещенности NXT;Сенсор касания NXT;Двигатель-тахометр NXT. 9) Языки программирования для LEGO Mindstorms бывают графические и текстовые. 10) Информацию об окружающем их мире робот Lego Mindstorms NXT 2.0 получает от четырех датчиков-звукового, двух контактных и датчика, позволяющего распознавать цвета. Самый простой из них — датчик прикосновения/касания, который реагирует на сенсорные воздействия. К примеру, если робот встречает на своем пути груз, датчик дает контроллеру команду и срабатывает захват. 11) Микрофон отзывается на звук определенной громкости. Непростой ультразвуковой дальномер извещает контроллер о расстоянии до ближайшего объекта в сантиметрах. 12) Датчик света– это лампочка и фотоэлемент, помогает роботу распознавать степень освещенности или цвета. В результате получается, что робот может видеть, слышать и осязать. 13) Двигатели (моторы) Mindstorms оснащены встроенным датчиком поворота. С помощью этого датчика контроллер понимает, на какой угол повернулись оси. Разные наборы конструкторов Mindstorms позволяет конструировать определенные виды моделей роботов, которые могут превосходно двигаться в разные стороны, поворачиваться, пятиться назад и исполнять при этом какую-либо работу. Лучше всего строить рядовые примеры из инструкции, потому что с их помощью можно понять общую логику конструктора, и легко придумывать робота без чьей-либо помощи. Из элементов конструктора Lego Mindstorms NXT 2.0 можно собрать ещё 4 новых модели: новая версия робота "Альфа" Рекс, Robocator (крокодил), Shooter (робот, стреляющий шариками) и робот - сортировщик шариков по цвету. Двуногие роботы – это довольно эффективные создания, однако, они оказались немножко неповоротливыми и прихотливыми к качеству поверхности. Подводя итоги данной темы стоит отметить,что робототехника быстро становится неотъемлемой частью учебного процесса, потому что она легко вписывается в школьную программу обучения по техническим предметам. Ключевые опыты в физике и математике можно наглядно показать с помощью лего-роботов.Робототехника поощряет детей мыслить творчески, анализировать ситуацию и применять критическое мышление для решения реальных проблем. Работа в команде и сотрудничество укрепляет коллектив, а соперничество на соревнованиях дает стимул к учебе. Возможность делать и исправлять ошибки в работе самостоятельно заставляет школьников находить решения без потери уважения среди сверстников. Робот не ставит оценок и не дает домашних заданий, но заставляет работать умственно и постоянно. Занятия с роботами проходят весело,следовательно,процесс усвоения знаний идет быстрее. Робототехника в школе приучает детей смотреть на проблемы шире и решать их в комплексе. Созданная модель всегда находит аналог в реальном мире. Задачи, которые ученики ставят роботу предельно конкретны, но в процессе создания машины обнаруживаются ранее непредсказуемые свойства аппарата или открываются новые возможности его использования. Различные языки программирования графическими элементами помогают школьникам мыслить логически и рассматривать вариантность действия робота. Обработка информации с помощью датчиков и настройка датчиков дают школьникам представление о различных вариантах понимания и восприятия мира живыми системами. Список литературы Каталог образовательных наборов на базе конструкторов LEGO. Комарова Л.Г. Строим из LEGO . Лусс Т.В. Формирование навыков конструктивно-игровой деятельности у детей с помощью ЛЕГО. Методическая разработка к учебным пособиям LEGO DACTA для специальных школ. Михеева О.В., Якушкин П.А. LEGO: среда, игрушка, инструмент. Михеева О.В., Якушкин П.А. Наборы LEGO в образовании. |