В современном мире, полном гаджетов и открывающим доступ к любой информации через поисковые системы, крайне трудно заинтересовать и наполнить мотивацией к обучению современных школьников и студентов. Одним из интерактивных способов является непосредственная демонстрация предметно-практического применения той или иной дисциплины. Ярким образцом воплощения этой идеи является внедрение робототехники в современное образование.
Одним из лучших примеров является конструктор «Знаток», представленный на сайте znatok.ru [1], разработанный российским изобретателем Андреем Бахметьевым, который всегда руководствовался принципами:
1. Невозможно научить, но можно научиться.
2. Желание научиться возникает, когда интересно.
3. Интересно, когда понятно.
Большой популярностью пользуется электронный конструктор «Супер-измеритель». При помощи такого набора ребенок сможет измерить уровень освещённости, уровень шума, собрать вольтметр, цифровой термометр, цифровые часы и множество других схем. Помимо этого, данный набор поможет в доступной форме показать, как работает двоичная система счисления, что обычно у детей вызывает определённые затруднения. Многие принципы, заложенные в этом наборе, используются в реальных приборах. Работа с этим конструктором позволяет по-новому взглянуть на процесс обучения и проникнуться любовью к физике и электронике.
Другим примером на просторах нашей страны является компания «Роботология», материалы которой представлены на сайте robotologia.ru[2]. Их Развивающий радиоконструктор "Первые шаги в схемотехнике" стал базой для преподавания Технологии и Информатики во многих школах нашей страны. Набор предназначен для детей от 6-ти до 12-ти лет для самостоятельной игры, а также для коллективного технического творчества в кругу семьи. Развивает логику, креативность, инженерное мышление. Звуковые и световые эффекты конструктора позволят собрать интересные проекты и надолго удержать интерес ребенка. В составе набора - радиоэлементы, обладающие высокой степенью защиты, которые абсолютно безопасны для использования детьми. Каждый элемент установлен на небольшую пластину, имитирующую печатную плату. У радиоэлементов конструктора имеются настоящие клеммники, с помощью которых происходит соединение проводниками (проводами) элементов в схему.
Калининградская область не стала исключением. На её территории уже развивается множество организаций дополнительного образования, такие как «РобИТ», «Роботрек», «StarJunior», «Робот39», «Академия гениев», а также бесплатные кружки на базе Института гуманитарных наук и спецпроекта «Фабрика» БФУ им. Канта.
Колоссальное разнообразие возможных применений делает робототехнику, как никогда, уникальным шансом для каждого ребёнка.
1. Математика. На открытых уроках детям наглядно демонстрируют возможности решения искусственным интеллектом задач и уравнений, объясняя то, что любое решение имеет базовую модель: формулу, алгоритм, последовательность, которую им и стоит выучить в рамках уроков.
2. Физика. Здесь трудно переоценить значение робототехники, ведь она наглядно показывает явления магнетизма, постоянного и переменного тока, основы оптики, механики и многое другое.
3. Химия. Не секрет, что роботы строятся из разных сплавов и могут реагировать на окрас, консистенцию и даже концентрацию самого вещества. Сенсорные датчики определяют состояние вещества и знакомят обучающегося с процессами диффузии и перехода из одного состояния в другое.
4. Информатика. Роботы более высокого поколения являются программируемыми. Изучение различных языков программирования, таких как «С++» станет более захватывающим, а значит и продуктивным. Осознавая конечную цель, которая даёт большую мотивацию, написать код будет значительно проще.
5. Право. Американские ученые создали искусственный интеллект, принимающий решения в рамках судебного разбирательства. Эту тематику автор широко рассматривал в работе «Artificial intelligence, decision-making and the principles of justice»[3]. В недалёком будущем подобные изобретения будут доступны для образовательной сферы. Вбивая критерии рассматриваемого дела и получая решения, обучающимся будет проще построить логические цепочки причинно-следственных связей.
6. Ремонт автотранспорта. Значительная часть роботов имеют приводы и редукторы, идентичные настоящим, но уменьшенные в масштабе 1 к 170 и более. Поняв структуру данных деталей, будущим автомеханикам будет значительно проще приступить к ремонту реальных автомобилей.
7. Токарное дело. Удивительно, но и здесь навыки возможно развить при помощи робототехники. Хороший токарь всегда востребован в команде, создающей робота для соревнований, ведь точность при создании детали – важнейший фактор, который отразится на скорости, манёвренности и внешнем виде такого робота. Современное оборудование лазерной резки приблизит обучающегося к технологиям его будущей профессии.
8. Ювелирное дело. Мастерам удастся переложить часть своей работы на технику, позволяя сделать тончайшие работы, которые не всегда подвластны человеческим рукам. Программирование своих дизайнов в компьютерные программы станет базовой частью обучения.
9. Медицина. Использование роботов позволило установить два уникальных направления в медицине. Первое направление — это телехирургия: хирург руководит роботом во время операции, непосредственно не контактируя с пациентом. Второе направление — это хирургия с минимальным вмешательством. Современные студенты медицинских факультетов имеют доступ к подобным изобретениям и набираются практическим опытом в процессе обучения.
Нельзя не отметить и влияние робототехники на дальнейшую карьеру обучающегося. Значительными прорывами для них могут стать призовые места в соревнованиях «EUROBOT», «Робофинист», «Робофест». Многочисленные роботодатели посещают подобные мероприятия в поисках готовой рабочей команды, обладающей огромным набором профессиональных компетенций. Известнейшими примерами можно назвать фирмы «Siemens» и «BMW», которые спонсируют школьные команды от 3 класса до выпуска из института, заранее гарантируя им обеспеченное рабочее место с высокой заработной ставкой.
Стоимость наборов колеблется от 3 до 25 тысяч рублей за один набор, который позволит небольшой группе обучающихся освоить ряд как общих, так и профессиональных компетенций. Благодаря данному исследованию можно смело утвердить, что небольшое финансовое вложение и грамотный педагог подарят нашей стране множество успешных инженеров с высочайшей квалификацией.