Статья на тему "Исследование возможностей образовательной робототехники (на базе Lego Mindstorms EV3)"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

МУРМАШИНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1

МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КОЛЬСКИЙ РАЙОН

МУРМАНСКАЯ ОБЛАСТЬ

Школьная научно-практическая конференция

«ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКУ»

Секция: Инженерные науки

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ (НА БАЗЕ LEGO MINDSTORMS EV3)

Авторы:

Муравьёва Виктория Александровна, ученица 5 А класса_________________

Саенко Лев Евгеньевич, ученик 5 А класса_____________________________

Погосян Даниил Владиславович, ученик 5 А класса______________________

Захаров Клим Валерьевич, ученик 6 В класса____________________________

Научный руководитель:

Баширова Юлия Сафаровна, учитель информатики_______________________

Мурмаши

2017

Аннотация

Целью данной работы является исследование возможностей образовательной робототехники на базе Lego Mindstorms EV3. Для достижения поставленной цели применялись следующие методы исследования:

1.    Моделирование.

2.    Анализ и синтез.

3.    Наблюдение.

4.    Эксперимент.

5.    Программирование.

6.    Метод «мозгового штурма».

В рамках научно-исследовательской работы проведено знакомство с образовательными робототехническими наборами Lego Mindstorms EV3, изучены базовые функции платформы Lego Mindstorms EV3 и языка программирования Lego, осуществлена механическая сборка роботов. Получены высокие результаты в турнирах и соревнованиях разных уровней. Предложена собственная концепция состязания «Царь горы».

Возможности образовательной робототехники широки. Благодаря созданию автономных мобильных роботов, являющихся моделями-прототипами машин, решаются актуальные задачи современного общества. Например, роботы-сортировщики мусора и бытовых отходов, роботы-шлагбаумы и т.д.

Как сказал Президент Российской Федерации: «Сегодня в стране существует явная нехватка инженерно-технических работников, рабочих кадров и в первую очередь рабочих кадров, соответствующих сегодняшнему уровню развития нашего общества» [1]. В перечне его поручений, подготовленном по результатам заседания Комиссии по модернизации и технологическому развитию 30 марта 2011 года [3], даны четкие поручения по дальнейшему развитию системы инженерного образования. Подчеркивается, что ИКТ и инженерные технологии должны стать не дополнительным средством в обучении, а неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающим его эффективность и максимально способствующий всестороннему развитию интеллектуальной, эмоциональной и личностной сфер учащихся [3]. Изучение робототехники в школе в полной мере отвечает поставленным задачам.

Образовательная робототехника – это современный инструмент, закладывающий прочные основы системного мышления, интеграция информатики, математики, физики, черчения, технологии, естественных наук с развитием инженерного творчества [2]. Занятия робототехникой дают хороший задел на будущее, вызывают интерес к научно-техническому творчеству и заметно способствуют целенаправленному выбору профессии инженерной направленности.

Объектом исследования является образовательная робототехника в МОУ Мурмашинская СОШ № 1.

Предметом исследования является процесс изучения возможностей образовательной робототехники на базе Lego Mindstorms EV3.

В связи с появлением такого инновационного направления деятельности как робототехника появляется необходимость изучения его возможностей для получения возможности практического применения результатов моделирования роботов и прямого применения их технических характеристик для решения практических задач.

Целью данной работы является исследование возможностей образовательной робототехники на базе Lego Mindstorms EV3.

 Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Познакомиться с образовательными робототехническими наборами;

2. Изучить базовые функции платформы Lego Mindstorms EV3;

3. Изучить литературные источники, посвящённые данному направлению;

4. Познакомится с языком программирования Lego;

5. Попрактиковаться в сборке роботов;

6. Принять участие в робототехнических соревнованиях;

7. Положить начало созданию концепции собственных робототехнических соревнований.

При решении поставленных задач применялись следующие методы исследования:

7.      Моделирование.

8.      Анализ и синтез.

9.      Наблюдение.

10.  Эксперимент.

11.  Программирование.

12.  Метод «мозгового штурма».

В рамках научно-исследовательской работы наша команда познакомилась с образовательными робототехническими наборами Lego Mindstorms EV3 (рис. 1), изучили базовые функции платформы Lego Mindstorms EV3 и познакомились с языком программирования Lego (рис. 2), попрактиковались в сборке роботов (рис. 3).

Рис. 1. Знакомство с образовательными наборами Lego Mindstorms EV3.

Впервые приняли участие в робототехническом турнире «Робоград». В соревновании «Гонка по линии» моделировали спорт-кар, который за наименьшее время проходит сложную трассу и стали победителями в данной номинации (рис. 4). В соревновании «Чертежник» заняли почётное 2 место, создавали и программировали робота, проходящего заданную траекторию (рис. 5).

Рис. 2. Знакомимся с языком программирования Lego

Рис. 3. Практикуемся в сборке роботов

Рис. 4. Турнир «РобоГрад», состязание «Гонка по линии»

Рис. 5. Турнир «РобоГрад», состязание «Чертежник»

            В марте принято участие в Фестивале научно-технического творчества «Юные инженеры Арктики» закрытие сезона 2016/2017 учебного года и заняли призовые 1 и 3 место (рис. 6).

Рис. 6. Награждение по итогам фестиваля «Юные инженеры Арктики»

В апреле поучаствовали в Региональных отборочных соревнованиях «РобоАрктика», где состязались в номинации «Слалом по линии».

Подготовили концепцию собственного робототехнического соревнования «Царь горы», с которым выступили в апреле на конференции в образовательном центре г. Мурманска «Лапландия» (рис. 7).  

Состязание заключается в том, чтобы продержаться на вершине «горы», одержав лидерскую позицию как можно дольше. Сложность состязания заключается в том, чтобы подняться на крутую гору, не потерять линию, и оказаться самым мощным соперником, сталкивая конкурентов с вершины.

Возможности образовательной робототехники широки. Благодаря созданию автономных мобильных роботов, являющихся моделями-прототипами машин, решаются актуальные задачи современного общества. Например, роботы-сортировщики мусора и бытовых отходов, роботы-шлагбаумы и т.д.

Рис. 7. Создание поля для состязания «Царь горы»

Сейчас, когда престиж инженерных профессий начинает повышаться специалисты по робототехнике, будут востребованы практически во всех промышленных областях. Развитие нашей экономики неразрывно связано с автоматизацией производства. Монотонный, либо вредный и опасный для человека труд в ближайшем будущем возьмут на себя высокоточные промышленные роботы. Но создавать и обслуживать их должны все же люди. Поэтому одной из главных задач, стоящих перед молодежью, является получение навыков образовательной робототехники.

Список использованной литературы

1. Государственные вести / Мнения российских политиков о нехватке инженерных кадров.

URL: http://www.gosnews.ru/business_and_authority/news/643 (дата обращения: 10.04.2017).

2. Образовательные проекты // Образовательная робототехника / Проекты.

URL: http://msa.servodroid.ru/obrazovatelniye_projects (дата обращения: 10.04.2017).

3. Президент России // Документы / Утверждён перечень поручений по итогам заседания Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России.

URL: http://www.kremlin.ru/acts/assignments/orders/10891 (дата обращения: 10.04.2017).