Түсіндірме сөздік
Конструктордың жобалау редакторы –
жүктеу/скачать 7,86 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ультрадыбысты датчик
- Гироскопиялық датчик
- Робототехника және білім. Мұғалім даярлау
- LEGO Education WeDo
- LEGO MINDSTORMS Education EV3
| Конструктордың жобалау редакторы – құрастырылған роботты басқару үшін программа құру ортасы.
Датчик - әр түрлі ақпаратты (температура, жылдамдық, сәуле, түс, дыбыс) өлшеуге арналған құрылғы. Датчиктер электронды және механикалық болып бөлінеді. Ультрадыбысты датчик - қашықтықты өлшейді, нысандарды анықтайды. Датчик «көздерінің» айналысындағы қызыл түсті жыпылықтамайтын жарық, оның «Өлшеу» режимінде тұрғанын айтады. Ультрадыбысты датчик дыбыс толқындарын жіберіп, қайтып келген сигналдарды оқиды және нысандарды тауып, оларға дейінгі қашықтықты есептейді. Гироскопиялық датчик - көлбеу бұрышты, айналу жылдамдығын градуста және секундта өлшейтін құрылғы. Контроллер – электроника және компьютерлік техникадағы басқару құрылғысы. Перфузия - (лат. perfusio сөзінен - құю, инфузия) - ағзаның мүшелері мен тіндерінің тамыр жүйесі арқылы қан, қанды алмастырғыш ерітінділер мен биологиялық белсенді заттарды жинақтау және беру әдісі. Сонымен қатар, перфузия дегеніміз - ағзаларды қанмен қамтамасыз ету. Робототехника және білім. Мұғалім даярлау Жиырмасыншы ғасыр адамның қоршаған әлем туралы түсінігінде көп нәрсені өзгертті. Дәл жиырмасыншы ғасырда жаңа қозғалыс құралдары пайда болды: ұшақтар, автомобильдер, ғарыш кемелері; ақпаратты берудің жаңа құрылғылары: радио, теледидар, интернет;а қпаратты өңдеудің автоматтандырылған құралдары – компьютерлер пайда болды. Техника мен технологиялардың басты даму ерекшелігі - әр түрлі жаңалықтардың өзара кірігуі болып табылады. Авиациялық көлікті радиобайланыссыз елестету қиын, кез келген күрделі техникалық құрылғы арнайы бағдарлама негізінде жұмыс істейтін компьютердің көмегімен басқарылады. Осындай құрылғылардың бір мысалы симбиоз болып табылатын робототехникалық кешендер, белгілі бір функцияларды орындайтын арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету негізінде жұмыс істейтін электр және механикалық құрылғылар болып табылады. Роботтар да жиырмасыншы ғасырда пайда болды. Алайда, бірнеше ғасырлар бұрын адамдар Роботтар туралы армандаған. Тарихқа көз жүгіртейік. Ежелгі Грецияда адамдар жасанды құлдар туралы армандаған. Мұндай құл әрдайым бұйрықты екі етпей орындайды, қожайынына қарсы ештеңе айтпайды, өз өміріне разы және жоғары төлемді талап етпейді. Ал ең бастысы, өзінің қожайынына ешқашан қастандық ойламайды. Ежелгі ойшылардың тағы бір арманы ешбір әлсіз жері жоқ жауынгер роботты ойлап табу еді. Бұл арманның іске асырылуы мыстан жасал-ған Талос туралы аңыз еді. Найзағай құдайы Зевс Критте туып-өскен-діктен Крит тұрғындарына мыстан жасалған алыпты сыйға тартқан-мыс. Талос әрдайым арал жағалауын бақылап, жауларды қорқытатын. Талостың жаратушысы от құдайы болған деп есептеледі [44]. 1-сурет. Крит аралын қорғап тұрған Талос Қазіргі терминологияға жүгінетін болсақ, Зевсті жаңбыр, тасқын, тіпті дауылды да билеп-төстейтін басқарушы санатына жатқызуға болады. Алайда, жұмыс істеп тұрған құрылғыны ойлап табу үшін инженер Гефест қажет болды. Гефест жобаны ойлап тауып, оны бекітті, тіпті қаржыландыруы да мүмкін, бірақ Гефесттің бұл салада көп қызмет етуіне қарағанда бұлай болуы екіталай еді. Мысал келтіретін болсақ, құдайларға қызмет қылатын жасанды қызметкер-даяшы роботты жүзеге асыру осы Гефесттің ойлап тапқаны. Параллельді нәтиже ретінде ақсақ Гефестті екі жақтан демеп жүретін, ән айтып, би билеп, оның көңілін табатын екі алтыннан жасалған бойжеткенді алуға болады [45]. Бұл әрине ежелгі гректердің аңыз әңгімелері болып табылады. Адам тәріздес роботтарды құру идеясы Орта ғасырлық ғалымдардың да қызығушылығын оятқан. Леонардо да Винчи ойлап тапқан механикалық адамның жобасын ұмытуға болмайды. Адам тәріздес құрылғының керемет жобасы металдармен, механикалық құрылғылармен, анатомия саласындағы біліммен жұмыс істеуді өз нәтижелерімен біріктіру арқылы антикалық ғалымдар алған білімдерге негізделген. Леонардо адамның бұлшық еті мен буындарының механикалық моделін құрастыра алды. Ол өздігінен қозғала алатын механикалық жауынгер жасап шығарды. Шкив жүйесінің көмегімен механикалық жауынгер отырып-тұрып, басын қозғалта алатын [1]. Біздің уақытымызға дейін жеткен фрагменттерді негізге ала отырып, 2002 жылы Марк Рошейм атты инжерер механикалық жауынгерді қайта құрап шықты [46]. 2-сурет. 2002 жылы қайта құрастырылған Леонардо Да Винчидың роботы Сағат шеберлері Жан Пьер Дро мен оның ұлы Андре Луи Дроның жұмыстарын да атап өтпеуге болмайды. Ең алғаш қағазға қаламмен жаза алатын робототехникалық құралдардың ойлап табушылары осы әкелі-балалы екі ғалым болып табылады [47]. Бұл адамдардың құрметіне адам тәрізді Роботтар андроид деп аталды. Айтпақшы, 250 жылдан астам уақыт бұрын пайда болған швейцариялық Jaquet Droz маркасы әлі күнге дейін бар. 3-сурет. Жан Пьер Дро мен ұлы Андре Луи Дро ойлап тапқан, біздің күндерге дейін сақталған робот-музыкант 20 ғасырдың басына дейін өндірілетін осындай механикалық ойыншықтардың басты кемшілігі серіппелі зауыттық механизмді пайдаланумен байланысты жұмыстың шектеулі уақыты болды. Алайда, электр тоғын пайдалану технологияларды ұзақ уақыт қолдануға болатын энергия көзімен қамтамасыз етті. 1808 жылы Жозеф Мари Жаккар перфокарта көмегімен бағдарламаланатын тоқыма станогын ойлап тапты, бұл қазіргі заманғы робототехника негізінде жатқан құрылғыларды программалау принципін іске асыруға мүмкіндік берді. 1898 жылы Никола Тесла өзі жүретін радиобасқарылатын қайықты көрсетті. Күрделі механикалық жетектер қарапайым, қуатты және миниатюралық Электр қозғалтқыштарымен алмастырыла бастады. 20 ғасырдың басында алғашқы роботтарды құрастыруға қажетті барлық жағдайлар қалыптасты. Бұл сөздің қазіргі түсінігінде алғашқы робот пайда болған кезді анықтау мүмкін емес. Өткен ғасырдың 20-30 жылдары толыққанды робототехника талаптарына сәйкес келетін 30-дан астам дачиктер әзірленді. Механикалық және электр процестерін сипаттауға мүмкіндік беретін математикалық модельдер әзірленді. Алайда, бірінші жұмыс істеуге қабілетті роботтың жасаушысы-Westinghouse Electric Company американдық корпорациясының қызметкері Рей Уэнсли болып табылады. 1928 жылы ол есіктер мен терезелерді ашуға, пешті, электр қозғалтқыштарды және т. б. ажыратуға қабілетті адам тәрізді машина болып табылатын «Герберт Телевокс» деп аталатын механизмді жасады. Бұл машинаның ерекшелігі оған телефон арқылы берілетін командаларға жауап беруі және соған байланысты әрекет жасауы. Құрылғы телефон желісіне тікелей қосылмаған – ол адам сияқты кіріктірілген микрофон арқылы бұйрықты тыңдады. Командалар адам тілін емес, әр түрлі дыбыстардың тізбегін көрсетті. АҚШ-та 1948 жылы General Electric компаниясы атом реакторында жұмыс істеуге арналған робот құрастырды. Роботтың ерекшелігі оператормен кері байланыста болуында еді, оператор жұмыс кеңістігіндегі қозғалысты көрді және манипуляторды басып алудың күшін есептеп, көре алды. Бұл мүмкіндік механизмді дәл басқаруға мүмкіндік берді [48]. Робототехниканың тарихы туралы айта отырып, 1960 жылы Мәскеу қаласындағы политехникалық мұражайдың өзіндік символына айналған Сепулька атты роботты ұмытпаған жөн. Сепулька сөзі поляк тілінен алынған және Станислав Лемнің романдарында алғаш рет кездеседі. Сепулькалар-белгісіз табиғат объектілері. Бұл робот мұражайда келген қонақтарға экскурсия жасаушы ретінде қолданылды. 4-сурет. Сепулька роботы – Политехникалық мұражайдың қызмтекері Шамамен жиырмасыншы ғасырдың 20-шы жылдарында Карел Чапектің романында нағыз робот пайда болды. Робот сөзі ауыр, ерен еңбек деген мағынаны білдіретін robota атты чех сөзінен шыққан. Бұл сөз адам еңбегінің орнына қолданылған жасанды жасалған адам деп аталды. Қарапайым автоматты құрылғылардан өзгеше, робот өзара әрекеттесуге және қоршаған ортаға бейімделуге қабілетті болып табылады. Шамамен он жылдан кейін Айзек Азимовтың шығармаларында робототехника ретінде орыс тіліне аударылған robotics термині пайда болды. Ол робототехниканың үш заңын жасап шығарды. Робототехника терминінің қазіргі түсінігі – «автоматтандырылған техникалық жүйелерді әзірлеумен айналысатын және өндірісті дамытудың маңызды техникалық негізі болып табылатын қолданбалы ғылым». Робототехника негізінде электроника, механика, кибернетика, автоматика, телемеханика, мехатроника, информатика, радиотехника және электротехника пәндері бар. Шын мәнінде, бұл математика негізінде жасалған әртүрлі пәндердің симбиозы. Инженерлік өнердің бүкіл тарихын алып қарайтын болсақ, синергия, түрлі ғылымдардың идеяларының өзара кірігуі робототехниканы түсінудің дамуын анықтағанын атап өту қажет. Жиырмасыншы ғасырдың екінші жартысында көптеген адамдардың армандарын жүзеге асыру мүмкіндігі пайда болғанын айта кетуіміз керек. Біздің заманымыздың басында робототехникалық жүйелердің адам өмірінің барлық салаларына кең енуі басты жаңалықтардың бірі болды. Бұл өндіріс, ауыл шаруашылығы, адамның тұрмысы және т.б. Жаңа технологиялар, жаңа идеялар, тіпті адам буынының жаңа әлеуметтік теориялары пайда болады, бұған Нейл Хоув және Уильям Штраус әзірлеген ұрпақ теориясын мысал ретінде келтіру жеткілікті [13]. Осыған байланысты барлық ұрпақтың, соның ішінде X, Y, Z ұрпақтарын жаңа шындыққа бейімдеу мәселесі туындайды, бұл бейімделу адам психикасының көптеген ерекшеліктерін, адам ағзасының дамуын ескеруі тиіс. Осы себепті робототехника техникалық пән ретінде емес, білім беру саласындағы мамандық ретінде пайда болды және танымалдыққа ие болды. Балаларды робототехника негіздеріне оқыту үшін мұғалімдерді даярлауды екі түрлі көзқараспен түсіндіруге болады. Бір жағынан, бұл баланы болашақ инженерлік мамандыққа дайындау, екінші жағынан робототехникалық құрылғылармен қарым-қатынас жасау және өзара әрекеттесу қажеттілігі жағдайында өмірге дайындық ретінде қарастыруға болады. Бірінші міндет арнайы инженерлік сыныптарға бағытталған, екіншісі оқушылардың барлық санаттарымен жұмыс істейтін мұғалімдер үшін өзекті. Мұндай дайындық жас ерекшеліктерін ескере отырып, болашақ адамға қажетті дене, психологиялық, ақыл-ой қабілеттерін дамытуға бағытталатындай жүргізілуі тиіс. Робототехника саласында мұғалімді даярлаудың әдістемелік жүйесін қалыптастыру STEM – технологияларды қолдану негізінде жүзеге асырылады [30]. STEM-бұл Science Technology Engineering Mathematics ағылшын сөз тіркесінің аббревиатурасы, аудармада ғылым, технология, инженерлік іс, математика деген мағынаны береді. Болашақ педагог - студенттердің STEM-технологияларды игеруі әр түрлі әдістерді, формалар мен құралдарды пайдалана отырып, олардың өз педагогикалық қызметінің табысты болуына жағдай жасауға мүмкіндік береді. STEM-технологияларды қолдану ерекшеліктерінің бірі, ол жеке пән шеңберінде басқа пәндерді интеграциялаудан тұрады. Бұл тұжырымдама көп жағдайда робототехникалық құрылғыларды жобалауда қолданылатын тәсілдерге де сәйкес келеді. Әдістемелік жүйенің негізгі компоненті бірнеше модульдердің жиынтығынан тұратын мазмұн болып табылады. Мазмұнды қалыптастыру мәселелерін педагогтарды даярлау курсының негізінде жатқан екі модуль мысалында қарастырайық: «Педагогтарды STEM-технологияларды пайдалануға дайындау» және «Мектептің білім беру процесіндегі STEM-технологиялардың ақпараттық негіздері». Білім беру мазмұнын іріктеу құзыреттілік-іс-әрекет тәсіліне негізделген. 1. Педагогтарды STEM-технологияларды пайдалануға дайындау мазмұны келесідей критерийлерге негізделіп анықталды: - STEM пәндерін оқыту технологияларын игерудегі кәсіби даму әлеуеті; - технологияларға қол жеткізуді ұсыну (цифрлық контент құру, веб-сайттарды іске қосу, компьютерлік оқыту ойындарын және т. б. әзірлеу.); - бастамашылық, белсенділік, өз оқуына тартылу мүмкіндігі; - сыни ойлауды дамыту; - заманауи қоғамдағы роботтар мен механизмдерді, роботтардың түрлерін, роботтар мен механизмдердің рөлін көркем және техникалық құрастыру, моделдеу туралы терең түсінік алу; - кинетикалық программалау негіздерін меңгеру, ақпаратты енгізу-шығару құрылғысы; - роботтар мен механизмдердің бірнеше түрін қолдана отырып ойын ұйымдастыру негіздерін зерттеу. Модульді оқу мақсаты - Мектептің білім беру процесінде STEM-технологияларды пайдаланумен байланысты білім, білік және дағдыларды қалыптастыру. Модульді игеру міндеттері: - Қазақстандағы және басқада шетелдердегі STEM-білімнің даму ерекшеліктерімен таныстыру, сонымен қатар электроника, программалау және ақпараттық технологиялар саласындағы отандық және шетелдік тәжірибені зерттеу және жалпылау; - білім беру ұйымында STEM-кешендерді бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдалану тәсілдерін үйрету; - ақпараттық-коммуникациялық технологиялар, сандық технологиялар, мультимедиялық технологияларды меңгеру; - көркем және техникалық шығармашылық синтезі негізінде студенттердің өнімді қызметін ұйымдастыру; - ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарды орындау. Білім беру бағдарламасының құрылымында модуль жоғары білім деңгейі шеңберінде білім алушылардың жалпы кәсіптік дайындығын қамтамасыз етеді. Модульдегі пәндерді меңгеру жалпы педагогикалық және арнайы білім жүйесін қалыптастыруға бағытталған, олар мектептің білім беру процесінде STEM-технологияларды қолдану бойынша білімді тәжірибелік жұмыстар дайындау аясында болашақ мұғалімдердің кәсіби құзыреттілігін дамытуға негізі болып табылады. 2. «Мектептің білім беру процесіндегі STEM-технологиялардың ақпараттық негіздері» модулі, ол сонымен қатар болашақ педагогтарды даярлау бағдарламасының құрылымдық бірлік болып табылады. Модульге енген негізгі пәндер: - «Білім беру ұйымының STEM-кешендерін бағдарламалық қамтамасыз ету»; - «Оқу мультипликациясын әзірлеу технологиясы»; - «Мектепте STEM-кешендерді қолдану әдістемесі»; Таңдау пәндері: - «Жобалау қызметіндегі STEM-технологиялар»; - «STEM-кешендегі оқушылардың сабақтан тыс қызметі». STEM – STEAM (Science, Tecnology, Engeneering, Art, Mathimatics – Ғылым, Технология, Инженерлік іс, Өнер, Математика сияқты аударылады; Өнер сөзі қосылады) бағытының тереңдетілген және кеңейтілген нұсқаларын көрсету мақсатында Болашақ мұғалімдерді дайындау үшін «Білім беру мекемесіндегі STEAM-технологиялар» кәсіби бағыттылығының элективті модулі әзірленді, ол келесі пәндерді қамтиды: - «Қосымша білім берудегі STEAM ресурстары»; - «Агротехникалық білім беру кешендері»; - «Білім берудегі Арт-технологиялар». Педагогтарды STEM-технологияларды пайдалануға дайындау модулінің мазмұнын анықтау үшін пәндер мазмұны модуль мазмұнын іріктеу критерийі болып табылатын төменде келтірілген ерекшеліктерді қамтамасыз етуі тиіс: - оқушыларды STEM-технологиялармен, осы технологияларды қолдану бойынша заманауи тәсілдермен және даму келешегімен таныстыру; - цифрлық контентті құру және оқыту процесінде оны қолдану іскерлігін қалыптастыру; - STEM-технология құралдарын игеру және өзін-өзі оқыту бойынша іскерлікті қалыптастыру, бастамашылық, белсенділік көрсету мүмкіндігі; - сыни ойлауды дамыту, нақты пәннің мақсаттары мен міндеттеріне сәйкес және оқушылардың жас ерекшеліктерін ескере отырып STEM-технологияларды іске асыруға арналған құралдарды таңдай білу; - роботтар мен механизмдерді, роботтардың түрлері мен механизмдердің қазіргі қоғамдағы рөлі туралы терең түсінік алу; - кинетикалық программалау негіздерін, ақпаратты енгізу-шығару құрылғыларын меңгеру; - роботтар мен механизмдердің түрлі түрлерін пайдалана отырып ойын ұйымдастыру негіздерін зерттеу. Осы критерийлер негізінде студенттерді даярлау бейініне қатысты инвариантты болуы тиіс мазмұнды анықтау жүргізілуі тиіс. Ол үшін келесі мәселелерді қарау қажет: - STEM-технологиялар түсінігі, ғылымның, технологияның, инженерлік іс пен математиканың заманауи жалпы мәселелері; - білім беруде STEAM-технологияларды пайдалану бойынша зерттеулерге заманауи шолу ұсынылған; - мектеп сабақтарында, оның ішінде жобалық қызметте STEM-технологияларды қолдану әдістемесі ұсынылған; - оқу ортасындағы программалау негіздерімен байланысты мәселелер қарастырылды; - STEM-технологиялардың заманауи құралдары: робототехникалық конструкторлар, 3d-принтерлер және 3d-сканерлер, тиісті бағдарламалық қамтамасыз ету және т.б. ұсынылған және зерделенген. Біздің зерттеуіміз [30] сұрақтардың бір бөлігі дайындық бағыты мен бейініне байланысты кейбір пәндерде қарастырылатынын көрсетті, бірқатар жағдайларда егжей-тегжейлі, алайда жоғарыда аталған критерийлерді ескере отырып, келесі пәндерді оқу талап етіледі: - STEM-технологиялар негіздері және оларды қолдану әдістемесі; - робототехникалық конструкторлар және оларды білім беруде қолдану; - сандық мазмұнды құру негіздері; - Scratch ортасында программалау негіздері; - STEM-технологияларды пайдалана отырып ойындарды ұйымдастыру әдістемесі; - STEM-технологияларды қолданатын жобалық қызмет. А.М. Пышкалоның жұмыстарынан [32] белгілі болғандай, әдістемелік жүйенің компоненттері бір-бірімен иерархиялық байланысты. Мазмұны оқу әдістерін, талап етілетін оқыту құралдарын анықтайды. Жоғарыда болашақ мұғалімдер үшін робототехниканы оқыту барысында мазмұнды анықтау критерийлері тұжырымдалды. Алайда, робототехника саласындағы студенттермен сабақ өткізу робототехникалық конструкторлар сияқты арнайы оқыту құралдарын тартуды талап етеді. Робототехникалық конструкторларды мектепке дейінгі жастағылардан басатап, жоғары сынып оқушыларына дейін пайдалануға болады. Оларды қолдану келесі жағдайларға байланысты. Ең алдымен бұл оқушылардың ұсақ қозғалтқышикасын дамыту. Құрылғыны, роботты, машинаны құрастыру кеңістіктік қиялдың дамуына, жаңа заттарды құрастыру дағдыларын дамытуға ықпал етеді. Алайда, робототехникалық конструкторлардың арнайы мүмкіндіктері кейбір технологиялық мүмкіндіктерді, мысалы, әртүрлі механизмдер мен электр құрылғыларының жұмысын зерттеуге, оларды тәжірибеде қолдануды игеруге мүмкіндік береді. Көптеген конструкторлардың маңызды ерекшелігі-әртүрлі программалау тілдерін қолдана отырып, компьютердің көмегімен жасалған роботтың әрекеттерін программалау мүмкіндігі. Бұл құрылғыларды құрастырудың логика негіздерін, роботтың іс-әрекеттерін программалау логикасын игеруге, алгоритмика негіздерін, ақпаратты өңдеудің түрлі парадигмалары шеңберінде программалау қағидаларын үйренуге мүмкіндік береді. Жобаның мақсаттары мен міндеттерін тұжырымдай білу, оны іске асыру бойынша жұмысты ұйымдастыру және соңғы практикалық нәтиже алу маңызды құзыреттілік болып табылады. Мұндай дағдылар мен іс-әрекеттер оқушылардың уақытында жүйелі түрде қалыптасуына септігін тигізеді. Осылайша, конструкторлар әртүрлі жастағы оқушыларды оқыту үшін қолданылуы мүмкін. Біздің елімізде ең көп таралған робототехникалық конструкторларға шолу мен оларды жіктеу қызы-ғушылық туғызады. Осы сипаттаманың негізі ретінде Е. С. Русинов-тың магистрлік диссертациясының фрагменттері қолданылды [34]. Робототехника мұғалімдерін даярлау кезінде оқыту құралы ретінде конструкторларды іріктеуді анықтайтын негізгі критерийлерді тұжырымдауға болады. Бірінші критерий - құрастырудың оңайлығы. Оқушылардың өз модельдері оңай жиналып, оңай бөлшектеніп қана қоймай, сонымен қатар олардың қосылыстары жұмысты орындау кезінде түсірілетін жүктемелерге төтеп бере алатындай мықты болуы да керек. Екінші критерий сандық зертхананың болуымен анықталған. Сандық зертхананы робототехника бойынша сабақтан тыс қызметте ғана емес, сонымен қатар биология, физика, химия, экология, геометрия және т.б. пәндер бойынша сабақтарда да пайдалануға болатынын атап өту қажет. Сандық зертханаларды екі түрге бөлуге болады: біріншісі, контроллерді программалауға мүмкіндік беретін; екіншісі-контроллерді программалауға мүмкіндігі жоқ. Контроллерді программалау мүмкіндігін көздемейтін сандық зертханаларды геометрия, физика, биология сабақтарында және басқа да сабақтарда қолдануға болады, онда тек дачиктерден деректерді алу және қажетті мәндерді есептеу қажет. Барлық есептерді орындаушы құрылғы есептеуі мүмкін, бірақ ол үшін құрылғыда сәйкесінше тиісті бағдарламаны таңдау керек. Робототехника сабақтарында бас контроллерді программалау мүмкіндігі бар сандық зертхананы қолдануға болады. Бұл операция модельді программалау бойынша қарапайым ғана емес, оқушы үшін түсінікті болуы да керек. Балаларға арналған робототехникалық жиынтықтарды өндірушілер визуалды программалау жүйесін қолданады; барлық командалар мен операторлар белгілі бір тәсілмен біріктіруге болатын блоктар түрінде ұсынылған, нәтижелер визуализациялануы мүмкін. Бұл тәсілде контроллерді программалаудың мүмкіндігі ең аз, өйткені мұнда команда жазу мүмкіндігі жоқ, қателер тек блокты немесе параметрді дұрыс таңдамаған жағдайда ғана болуы мүмкін. Осыдан барып, робототехникалық конструкторларды таңдауда жасалатын құрылғыны немесе модельді қарапайым құрастыру және бөлшектеу, бөлшектерді берік жалғаудың болуы және модель контроллерін программалау мүмкіндігі шарттары сақталуы тиіс. Осы аталғандарды негізге ала отырып, келесі жинақтар қарастырылды: LEGO Education WeDo, LEGO MINDSTORMS Education EV3, БАЗАЛЫҚ РОБОТРЕК, сынақтан өтуші Роботрек А, сондай-ақ «TETRA» Амперкасы оқушысының Сандық зертханасы қарастырылды. Оларды толығырақ қарастырайық. LEGO Education WeDo LEGO мектептердегі робототехника үшін ең көп қолданылатын конструктор болып табылады. Education WeDo (158 деталь) және Education WeDo 2.0 (280 деталь) (сурет 5), екі конструкторлар 7-10 жасқа және 2 оқушының пайдалануына бағытталған. Конструктор модельді программалауға қарағанда шығармашылыққа арналған, өйткені бағдарлама редакторында тек екі алгоритмдік құрастрыу бар: есептеуішпен жүру және цикл. Бұл жинақ баланы модельдерді жасауға және программалауға үйретуге бағытталған. Бұл конструктордың артықшылықтарын айтатын болсақ, модельді программалауға арналған кроссплатфорлы бағдарламалық қамтамасыз (ПҚ) етуді атап өтуге болады, онда оқушыға өзінің алғашқы модельдерін жасауға мүмкіндік береді және оларды программалауға көмектесетін тапсырмалар кітапханасы бар, Физика, Экология, Биология, дүлей зілзалалар мен болмыстың заңдарын зерттеу міндеттерін қояды. Бұл ПҚ-да базалық модельдер кітапханасы бар, олар үшін кезең-кезеңмен құрастыру нұсқаулығы мен бағдарлама сызбасы ұсынылады. 5-сурет. LEGO Education WeDo конструкторы Әрбір базалық модель үшін оны жетілдірудің екі нұсқасы, фотосурет түрінде ұсынылған. Бұл балаларға суреттегі сияқты қалай істеу керектігін ойлануға және осы модель үшін программаның құрылымын қалыптастыруға мүмкіндік береді. Бұл кезеңдердің барлығы оқушының сындарлы ойлауын және жеке модельдерді жасау дағдыларын қалыптастыру, қойылған міндеттерге сүйене отырып оларды программалай білу үшін қажет. LEGO WeDo жиынтығымен өз бетінше оқып, жұмыс істеуге болатын бағдарламалық жасақтамадан басқа, жиынтықтың ресми бетіне кіріп, ары қарай өтуге болатын электрондық қашықтықтан оқыту курстары бар екенін атап өткен жөн. Программа оларды орындауға арналған қарапайым шаршы блоктарды және шарттарды біріктіруден құрылады (сурет 6). Бұл конструктор бастауыш сынып оқушыларына бағытталған. Модель құру процесі және оны программалау процесі барынша қарапайым болуы тиіс. Осыған байланысты ПҚ-да тармақтаудың күрделі блоктары жоқ, олардың жоқтығы дұрыс емес программа жасау мүмкіндігін төмендетуге мүмкіндік береді. Мұндай тәсіл көп жағдайда бірден оң нәтиже алуға мүмкіндік беріп, бұл жасалынып жатқан робототехниканы зерттеуде қызығушылық тудырады. 6-сурет. LEGO Education WeDo-дағы бағдарламаның мысалы LEGO MINDSTORMS Education EV3 Бір LEGO Education WeDo конструкторын пайдалану робототехниканы зерттеу үшін жеткіліксіз, өйткені ол күрделі есептерді шешуге және зерттеуге есептелмеген, мысалы, онда тармақтаудың алгоритмдік құрылымы жоқ. Робототехника курсын жалғастыру үшін LEGO конструкторының негізінде LEGO MINDSTORMS Education EV3 (541 бөлшектер) жиынтығы ұсынылады (сурет 7). Бұл конструктор 10 және одан жоғары жастағы оқушыларға арналған. Бұл жиынтықты толыққанды модельдеу үшін пайдалануға да болады. Конструктордың жобалау редакторында барлық негізгі алгоритмдік құрылымдар бар, ал жиынтық құрамы жеткілікті дачиктер және үлкен модельдерді жасауға мүмкіндік беретін өте көп элементтерді қосуға арналған бөлшектерден тұрады. Егер де бөлшектер жетпесе немесе қажетті дачик болмаса, онда баланың шығармашылық мүмкіндіктерін арттыруға мүмкіндік беретін ресурстық жиынтықты сатып алуға болады. Программалық қамтамасыз ету, LEGO Education WeDo сияқты, кроссплатформалық, бұл қандай да бір нақты операциялық жүйеге (OS) тәуелді болмауға мүмкіндік береді. Оның екі нұсқа бар: LEGO MINDSTORMS EV3, ол үйде пайдалану үшін және LEGO MINDSTORMS Education EV3, ол білім беру саласында қолдану үшін. Жинақтар бөлшектің саны ғана емес, дачиктерінің түрлерімен, сонымен қатар ұсынылған ПҚ-мен де ерекшеленеді. Үйге арналған нұсқасы бес базалық модельді құрастыру бойынша қадамдық нұсқаулықты қамтиды және әрбір базалық модельді жинауды жалғастыру үшін бес нұсқадан қоса берілген және әрбір модельге арналған бағдарлама схемасы бар, сонымен барлығы үй нұсқасында 25 БК модельдер мен программалар ұсынылады. Сондай-ақ, өз моделін жасау және программалау мүмкіндігі бар. Білім беру нұсқасы екіге, оқушылар мен оқытушы үшін бөлінеді. Оқытушы үшін нұсқа робототехника сабақтары мен сабақтарын ұйымдастыру бойынша кеңестер мен толықтырылған. Бұл ПҚ қадам бойынша пайдаланушыны жоба құраструшысы және редакторымен таныстырады. Әрбір дачиктің жұмыс қағидалары мен мақсатын жақсы түсінуге мүмкіндік беретін тапсырмалар ұсынылған. Мұнда тапсырмалардан басқа, негізгі жиынтықтан жасауға болатын төрт модельден және ресурстық жиынтықты пайдалануға арналған алты модель бар. Үй нұсқасындағы сияқты, мұнда жиынтықтан өз модельдерін құрастыру және оларды программалауға мүмкіндік беріледі. 7-сурет. LEGO MINDSTORMS Education EV3 Білім беру үшін ПҚ негізгі мүмкіндігі осымен аяқталады, бірақ пайдаланушыға жиынтық сайтының ресми бетіне сілтеме бойынша өту ұсынылады, онда EV3 Maker тапсырмаларын және «EV3 инженерлік жобасы», «EV3 ғарыштық жобалары», «EV3 физикалық эксперименттері» тапсырмалар жиынтығын көшіріп алуға болады. Осы бетте оқытушылар үшін EV3 информатика сабақтарының бағдарламасы берілген. Осы бетте электрондық қашықтықтан оқыту курстары берілген парақтарды да көруге болады. Бағдарламаның өзі LEGO Education WeDo сияқты, суреттерімен, яғни пайдаланылатын элементтің визуалды бейнесімен берілген блоктарды біріктіру арқылы құрылады. LEGO WeDo бағдарламасынан LEGO EV3-тің негізгі айырмашылығы мұнда тармақтау операторы, дачиктерге арналған команда операторлары бар, бұл LEGO WeDo-да жоқ және нақты блоктарда түрлендіруге немесе дачиктерден мәндерді алуға болатын бірнеше параметрлер бар (сурет 8). LEGO MINDSTORMS Education EV3 LEGO фирмасының бірінші білім беру жиынтығы, ол тек бір контроллерді ғана емес, бірнеше контроллерді пайдалана отырып, күрделі робототехникалық модельдерді құруға мүмкіндік береді, әрбір нақты контроллерге басқару міндеттерін бөледі. 8-сурет. LEGO MINDSTORMS Education EV3 бағдарламасының мысалы РОБОТЕК РОБОТЕК, HUNA конструкторының негізінде жасалынған. Оны робототехникадан сабақтар өткізетін мектептерден табуға болады. БАЗАЛЫҚ РОБОТРЕК 828-бөліктен тұрса (сурет 9), РОБОТРЕК СТАЖЕР А 668-бөлшектен құралған (сурет 10). Робототехника сабақтарында осы жинақты пайдалану кезінде робототехника саласындағы толыққанды оқу міндеттерін шешуге болады. Конструкторта барлық негізгі алгоритмдік құрылымдары бар және сенсорлер арасында жеткілікті таңдау бар, олардың санын және ассортименттерін көбейтуге болады, сатып алу бойынша ресурстық жинақтарды да қосу мүмкіндігі бар. Программалау үшін ПҚ Windows ОЖ үшін ғана есептелген. Бұл жиынтықтың артықшылығы ретінде ТРЕКДУИНО платасының бар екендігін айтуға болады, оған кез келген 3-контактілі сенсорды қосуға болады, оның ішінде стандартты емес (бұл жағдайда тиісті бағдарламалық кітапхананы пайдалану қажет), Перифериялық құрылғыларды қосу үшін көптеген порттар бар. Мұның бәрі бір ғана жиынтыққа тән күрделі модельдерді құруға және программалауға мүмкіндік береді. Роботрек конструкторына CD-диск қоса беріледі, онда БЖ және жинақ бойынша кітаптар бар. Кітапта жинақтардың бөлшектері мен электрондық компоненттерін біріктіру ережелері, модельдерді кезең-кезеңмен құрастыру нұсқаулығы, қарапайым, күрделі және модельдің маңыздылығына қарай құрастыруға дейінгі ұсынылған тапсырмалар да бар. Модельді зерттеуге бағытталған жаңа жағдайлар немесе жаңа параметрлермен кейін кірістіріледі. Нұсқаулықтарда жалпы программалауды, басқарушы контроллерді қалай программалау керектігі айтылмаған және бұл мәселені шешу үшін не РОБОТРЕКТІҢ ресми сайтына жүгіну қажет немесе бұл міндет мұғалімнің иығына жүктеледі. 9-сурет. Стажер А роботрегі 10 – сурет. Базалық робетрегі Роботрек программаларды жасау блоктарды біріктіру арқылы жүзеге асырылады, әрбір блок тіркелген (сурет 11). Әрбір әрекет белгілі бір деректерді (сигналды) енгізу немесе шығару құрылғысымен байланысты. Осыған байланысты құрылғының кірулері мен шығыстарына программа талаптарына сәйкес қажетті кіру/шығу қосылуын қадағалау қажет. Осы жиынтықты бұрын онымен танысқан және оған арналған қарапайым программа құрған, сондай-ақ немесе жаңа ақпаратты тез және оңай қабылдайтын балалар орындай алады. 11-сурет. Роботрек конструкторының программасы жүктеу/скачать 7,86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|