Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 169
с углубленным изучением отдельных учебных предметов, предметных областей Центрального района Санкт-Петербурга имени Героя Российской Федерации А.В. Воскресенского
191024, Санкт-Петербург, Харьковская ул., д.13А
417-32-50 (директор, канцелярия, заместитель директора по УВР в начальной школе),
417-32-51 (заместители директора по УВР, ВР)
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 169
с углубленным изучением отдельных учебных предметов, предметных областей Центрального района Санкт-Петербурга имени Героя Российской Федерации А.В. Воскресенского
Представляем новый перспективный инновационный продукт - ресурс "Робототехника и конструирование с mBot2 и mBlock5", включающий серию обучающих материалов, которые можно использовать для организации занятий дополнительного образования по робототехнике как в очной форме, так и в варианте занятий в рамках дистанционного обучения. Ресурс содержит также электронный архив проектов. При разработке пособия были учтены данные, полученные в ходе иследовательской работы в школе в формате РИП, на занятиях по робототехнике и конструированию.
Ресурс включает:
Пособие в формате pdf. Данный формат - дань запросам педагогов - участников наших семинаров. Формат удобен для трансляции, для печати отдельных фрагментов - рабочих листов для занятий.
Материалы курса структурированы. Последовательно рассматриваются вопросы сборки робота, простого программирования (азбука робототехника), использования датчиков базового набора и дополнительных, включает проектные работы с использованием робота, такие как задачи обмена данными с внешними ресурсами и использование блоков ИИ.
Электронный архив проектов: как показывает наша практика внедрения учебных материалов по высокотехнологичным направлениям, очень полезно дать пользователю возможность загрузить готовые проекты в среду исполнителя. Иногда это позволяет разобраться в теме быстрее, найти ошибки в своих программах. Поэтому мы стараемя сложные проекты давать не только в "описательном" варианте, но и выкладывать сами файлы. Электронный архив расположен в папке проекта.
Канал поддержки в Интернет: для постоянной поддержки пользователей и развития проекта мы используем наш канал "Лаборатория проектов 169", где теме текущего проекта посвящена специальная рубрика. Именно здесь первыми появляются новые материалы и идет обратная связь с пользователями, хотя, конечно, для серьезных вопросов есть специальные группы в популярных мессенджерах (см.ниже - в допресурсах).
.
Почему проект относим к "инновационным"?
В первую очередь - из за оборудования и ПО, на которое он опирается. Сам робот mBot2 инновационен по своей начинке и идеям, заложенным его создателями. И в этом его поддерживает инновационная среда разработки - mBlock. Мощный контроллер, сетевые возможности для объединния множества устройств в "рой", возможность обмена получаемыми данными с сетевыми ресурсами Интернет для хранения и обработки информации, полноценный цветной дисплей и множество средств взаимодействия с роботом, все это делает комбинацию оборудования и ПО инновацией в мире образовательной робототехники. Ну а мы одними из первых раскрыли многообразие образовательных и спортивных возможностей данного набора и оформили все это в виде пособий и обучающих ресурсов.
Следующим фактором выступает формат, предлагаемый нами для оформления образовательных материалов. Да. мы выпускаем традиционные учебные курсы в виде печатных изданий аккредитованных издательств. По тематике, связанной с робототехникой и продукцией MakeBlock мы создали уже 4 учебных пособия, включая "Книгу проектов", содержащую коллекцию проектов по образовательной робототехнике. достаточно универсальных для реализации на разных платформах, в том числе свободных. Поледним пособием стала книга по спортивной робототехнике, первое специализированное пособие в РФ (см. ниже). Но наш подход предусматривает широкую популяризацию и доступность результатов исследований. Поэтому, помимо книжного варианта, создаются ресурсы в свободном доступе, в которых рассматриваются и те вопросы, что разбираются в печатном издании (но не такие же, а в новой интерпретации и содержании), и представляются новые. Такой вариант не только обеспечивает доступность материалов, но и обеспечивает их постоянное развитие и "свежесть" информации. Так, например, созданный нами продукт ЭОР "Лаборатория креативного программирования" в настоящее время имеет уже версию 3.0, это абсолютно современный вариант, с программами и решениями 2025 года. И данный формат оформления результатов исследования вполне можно считать инновационным для исследовательских групп.
Еще одним важным фактором является проектный подход в наполнении учебных материалов. Мы стараемся использовать проектный подход к обучению и, после освоения основ, предлагаем дальнейшее изучение в формате проектов, где, решая конкретные и практико-ориентированные задачи. обучающиеся получают нужные компетенции.
История проекта
Данный ресурс был разработан по просьбам пользователей - педагогов и обучающихся российских школ. Ранее нами было создано учебное пособие - книга "Секреты спортивной робототехники с mBot2 и mBlock5". Это пособие успешно используется в школах РФ, включая инженерные, а также стало призами в ряде соревнований по робототехнике.
В рамках сотрудничества компания Digis сформировала Учебно-методический комплект (УМК) на базе робота mBot2, который в настоящее время является полноценным «коробочным» решением для базовой и продвинутой ступени изучения робототехники в средней школе, а также для самостоятельного обучения с 10 лет. Это очередная реализация нашей концепции создания полноценных и достаточных для внедрения в образовательную среду комплектов оборудования и методических материалов в формате УМК.
В состав набора вошли не только наше пособие и робот mBot2, но и все необходимые расширения, включая сервомоторы и пульт управления, что позволяет реализовать все проекты из книги и участвовать в соревновательной деятельности.
Но, после выхода книги и наборов на российский рынок и анализа обратной связи мы пришли к выводу, что пользователям не хватает вводного курса, где раскрывались бы базовые функции робота, постепенно шло знакомство с основами робототехники. Все же книга ориентирована на робототехников более опытных. Так же пользователи обращались к нам с просьбой организовать общедоступный и бесплатный ресурс, на котором была бы информация о работе с роботом, подготовке к соревнованиям, использованию робота в дополнительном образовании. Таким ресурсом мы и сделали канал исследовательской группы школы 169 "Лаборатория проектов 169". Материалы рубрики "Робототехника и конструирование с mBot2 и mBlock5" не дублируют книгу, а дополняют и расширяют ее, все время пополняясь новыми материалами. Далее оформили текущие материалы в виде пособия формата pdf, делая его удобным для распространения и использования.
Так и появился полноценный ресурс, который может стать основой проведения кружков по робототехнике. Бесплатный и доступный.
В планах на ближайшее время - исследование возможностей mBot2 в сфере приложения технологий ИИ. Разрабатывается новое ПО и расширяются встроенные возможности робота для применения ИИ. Так же впереди работа по тестированию и апробации новой умной камеры для робота, в настоящее время существующей в опытных образцах. И, по мере экспериментов, материалы также будут входить в наш тематический ресурс.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ПО ТЕМЕ ПРОЕКТА С НАШИМ ПАРТНЕРСКИМ УЧАСТИЕМ:
1. Электронный архив к книге "Секреты спортивной робототехники с mBot2 и mBlock5". Даже если у вас нет в наличии данной книги, очень рекомендуем заглянуть в электронный архив к ней. Архив находится в открытом доступе и содержит не только файлы проектов, но и видео с реализацией конструкций, файлы полей и регламентов соревнований. Файлы структурированы, вполне понятны и позволяют создавать серьезные программы с использованием роботов. Ну а в спортивном направлении это использовать, или в проектном - решать пользователям. После изучения нашего ЭОР данная библиотека даст множество направлений для развития навыков робототехников. Прямая ссылка на библиотеку.
2. Пособие/новый гайд: самый быстрый старт в робототехнике. Это гайд от Makeblock, включающий 9 обширных уроков, задания для тренировки и закрепления знаний и, наконец, блок подготовки к соревнованиям MakeX в компетенции Inspire. Используемый робот - mBot2. Материал выстроен от простого к сложному, чтобы каждый школьник смог сделать заметный прогресс в «технологическом путешествии». Можно использовать, как вспомогательный материал к нашему ЭОР.
3.VK-группа MakeBlock Россия - https://vk.com/makeblockru . Группа посвящена не только вопросам интереснейшего соревнования MakeX, но и собственно проблемам и вопросам робототехники. Рекомендуем.
4. Чат MakeBlock / Общение и поддержка.https://t.me/makeblockchat Именно здесь происходит основное общение увлеченных робототехников, работающих с роботами от компании MakeBlock. Приходите, вам будут рады.
Почему мы работаем с продуктами компании MakeBlock? Почему mBot2? Почему mBlock?
Все же решил написать пару слов и на эту тему.Иначе много вопросов.
MakeBlock компания, основанная в Китае. Мы с ними сотрудничаем с 2018 года, когда еще ее первые инженеры и основатели приезжали в гости в нашу школу и мы делились проектами и думали, какой будет робототехника в будущем. И даже языковой барьер не был преградой. Нам нравилось, что компания реально старается развиваться в контексте "делать лучшее образовательное оборудование". А также привлекали комплексность подхода к разработке "железа" и программного обеспечения, развитие в ногу с современными технологиями.
Если посмотреть на наши материалы 2018 года, видно, что и тогда mBlock была самой перспективной и универсальной средой для визуального/блочного программирования микроконтроллеров. С тех пор эта позиция не изменилась.
Среда mBlock задает высокие стандарты того, какой должна быть программная среда для внедрения в образование: простой в освоении, поддерживающей самые современные наработки в IT (блоки ИИ, объединение в сеть и т.д.), включающей механизм расширения за счет работ пользователей по всему миру, предлагающей не только блочный механизм сборки программ, но и классическое "текстовое" программирование (С++, Python, поддерживающее работу не только с "фирменными" контроллерами и датчиками компании, но и с множеством других платформ (Arduino, ESP32 и др) и с электроникой сторонних разработчиков.
Робот mBot2 (в 2025 году - основной робот компании, ориентированный на обучение, но способный выступать и в соревновательном движении) - образец современного учебного робота. Мощный контроллер, полноцветный дисплей, множество систем беспроводной связи (включая внутреннюю сеть Wi-Fi для объединения устройств в "рой"), отличные моторы с энкодерами и датчики (RGB -линия, дальномер и др) даже в базовом комплекте. В соединении с продвинутой средой программирования - отличный учебный комплект.
И нам кажется, что в современном мире детей надо учить на оборудовании и технологиях "из завтра", развитие образовательных комплектов должно идти оперехающим темпом. И нашим российским производителям очень важно иметь конкуренцию в данном направлении, иметь возможность сравнивать свое оборудование с ведущими производителями мира. Чтобы просто не отстать и не успокоится, а работать на будущее. Ну а наш патриотизм от этого не пострадает, ведь значительная часть разработок, лежащих в основе продуктов MakeBlock - родом из России, даже мы причастны к их созданию. И в вопросах использования данных роботов, и в разработках расширений программной среды в настоящее время российские разработки опережают даже то, что задумывалось компанией-производителем.
В ходе исследования мы пришли к выводу, что основные социальные установки, которые попадают под значительное влияние ЦОС, это установки:
- связанные с социализацией (работа в командах, распределение ролей, ответственность за результат ...)
- связанные с мотивацией (к учебе, к труду, к самообразованию, к успешному самоопределению и профориентации и т.д.)
Вопросы социализации довольно успешно решаются системой проектной деятельности, кроссвозрастными проектными группами, системой дополнительного образования.
Мотивационный же блок имеет наиважнейшее влияние на весь образовательный процесс и становление личности.
Поэтому много внимания было посвящено отбору простых и действенных методик определения мотивационных установок.
Одной из наиболее удачных и удобных методик оказалась разработка Домбровской И.С. "Мотивация учебной деятельности: уровни и типы"
Здесь выделяются 2 группы мотивов.
1. Связанные с содержанием самой учебной деятельности и процессом ее выполнения
широкие познавательные мотивы, состоящие в ориентации школьников на овладение новыми знаниями;
учебно-познавательные мотивы, состоящие в ориентации школьников на усвоение способов добывания знаний: интересы к приемам самостоятельного приобретения знаний;
мотивы самообразования, состоящие в направленности школьников на самостоятельное совершенствование способов добывания знаний.
2. Социальные мотивы:
широкие социальные мотивы, состоящие в стремлении получать знания, чтобы быть полезным Родине, обществу, желании выполнить свой долг, в понимании необходимости учиться и в чувстве ответственности;
узкие социальные, так называемые позиционные мотивы, состоящие в стремлении занять определенную позицию, место в отношениях с окружающими, получить их одобрение, заслужить у них авторитет
социальные мотивы, называемые мотивами социального сотрудничества, состоящие в том, что ученик не только хочет общаться и взаимодействовать с другими людьми, но и стремится осознавать, анализировать способы, формы своего сотрудничества и взаимоотношений с учителем и товарищами по классу, постоянно совершенствовать эти формы.
Описание и содержательная часть диагностики.docx / pdf
В рамках использования диагностики мы разработали электронные формы ее проведения (пример формы)
Пример экрана обработки:
Также мы разработали рекомендации по электронной обработке и анализу ответов. Методика обработки теста с помощью электронных таблиц ( MX Excel или Libre Calc) docx / pdf
Мы предоставили возможность пройти данную диагностику 5 школам - партнерам, провели обработку ответов. Готовы по обращению оказать такую услуги и другим школам РФ.
Мобильное приложение
Для упрощенного тестирования с помощью гаджета (планшет/смартфон на Android) в "Лаборатории проектов 169" было разработано приложение, позволяющее проводить такое анкетирование локально, с выдачей как финальных цифр для анализа, так и общего результата теста.
Определение уровня сформированности ЦОС и ее социальной ориентации:
Анкета для определения степени использования информационно - коммуникационных технологий (для педагогов и администрации) docx / pdf
Позволяет определить общее положение с испольованием ИКТ в ЦОС. Удобно испольовать в электронном виде, пример в варианте Яндекс-форм.
Проведенное исследование в школе 169 и школах-партнерах позволило определить основные ресурсы, используемые педагогами, проанализировать их на возможность оказания положительного влияния на соц.установки.
В основу опросника положены вопросы диагностик В.А. Ясвина и Дмитриевой Е.Г., с дополнением вопросов, учитывающих специфику изучаемой ЦОС
По итогам исследования сформированы содержательные модули ЦОС, проанализированно их воздействие в рамках ЦОС, проведено исследование ориентированности ЦОС, как социальной среды, при этом рассматривались ключевые критерии ЦОС, ориентированной на личность обучающегося:
В 3-9 классах, в соответствии с задачами исследования были апробированы ряд диагностик. В результате, соотносительно поставленным задачам были выбраны:
Определение уровня сформированности ценностных ориентаций по методике Б.С. Круглова (адаптированный вариант методики М. Рокича) docx, pdf
Тест смысложизненных ориентаций Д. А. Леонтьева (docx, pdf)
Диагностика самоактуализации личности (А. В. Лазукин в адаптации Н. Ф. Калина) docx, pdf
В ходе диагностики были получены результаты по следующим психологическим параметрам:
— осознанность выбора профессии;
— мотивы выбора профессии;
— готовность к демонстрации гибермобильной стратегии профессионального
поведения;
— самооценка сформированности надпрофессиональных и цифровых
компетенций;
— масштаб потребления интернет-контента;
— сформированность антидеструктивных иммунитетов в цифровой среде;
— доминирующие ценностные ориентиры;
Особенности использования и примеры аналитики по исследованиям - в аналитической справке (pdf)
"Программно-аппаратный комплекс SPBot "Робототехника в школе и дома".
Модельный цифровой ресурс для включения в состав цифровой образовательной среды, созданный с учетом данных, полученных в ходе ОЭР и удовлетворяющий полученным в ходе ОЭР критериям отбора ресурсов для включения в ЦОС.
Продукт стал Финалистом конкурса результатов инновационной деятельности государственных образовательных организаций Санкт-Петербурга 2022 года "Сильные решения".
Программно-аппаратный комплекс предназначен для преподавателей и юных робототехников с 3 до 11 класса. Сайт поддержки коплекса (Лаборатория проектов 169) Раздел: Наши книги и наборы/Робототехника в школе и дома. Книга проектов. Краткое описание: Инновационный продукт представляет собой программно-аппаратный комплекс в составе: робот-конструктор, программное обеспечение, сборник креативных проектов, набор 3D моделей, набор полей, электронный архив проектов, сайт поддержки, дополнительные материалы для пользователей.
В составе набора - книга «Робототехника в школе и дома. Книга проектов» (авторы Григорьев А., Винницкий Ю.). В книге приведено описание более 30 креативных проектов по программированию робота в визуальных средах на базе языка Scratch (mBlock, MindPlus и Snap4arduino). Сложность проектов нарастает от ознакомительных, для учеников младших классов, до соревновательных. Рассмотрены задачи ориентирования и навигации робота с помощью датчиков линии, гироскопа и поворотной головы с УЗ- и ИК-дальномерами и другие проекты. Для работы в автономном режиме, а также управлением роботом по каналу Bluetooth, или с помощью пульта ИК, в комплект входят аккумуляторы и зарядное устройство. Посмотреть содержание и читать фрагмент... При работе над книгой и разработкой ПО учтены результаты исследования и соблюдены принципы разработки и внедрения современных цифровых пособий, разработанные в ходе ОЭР.
В качестве примера практической реализации предложенных принципов разработки, создания и внедрения ЦОР, ориентированных на использование в средней школе, можно предложить наш новый инновационный продукт, созданный с учетом результатов текущего исследования – УМК по робототехнике и набор SPBot. Учебно-методический комплект предназначен для юных инженеров с 3 до 11 класса и способен стать основой курса внеурочной деятельности, кружка, или пособием для самостоятельного освоения робототехники. Он состоит из конструктора SPBot, разработанного в 169 школе совместно с партнером - издательством БХВ, книги «Робототехника в школе и дома. Книга проектов» (авторы Григорьев А., Винницкий Ю.), пошаговой инструкции по сборке и учебных полей для выполнения экспериментов.
УМК построен из учебных проектов, каждый из которых сопровождается детальными инструкциями. Соблюдаются принципы модульного использования и учебной адекватности.
В книге приведено описание более 30 проектов по программированию робота в визуальных средах на базе языка Scratch (mBlock, MindPlus и Snap4arduino). Сложность проектов нарастает от ознакомительных, для учеников младших классов, до соревновательных. Рассмотрены задачи ориентирования и навигации робота с помощью датчиков линии, гироскопа и поворотной головы с УЗ- и ИК-дальномерами и другие проекты. Для работы в автономном режиме, а также управлением роботом по каналу Bluetooth или с помощью пульта ИК в комплект входят аккумуляторы и зарядное устройство.
В соответствии с данными текущего исследования нами разработаны новые программные продукты, расширения блочной среды mBlock, в настоящее время эти расширения уже вошли в базовые модификации среды. Расширение SimpleBot позволяет минимизировать время на освоение системы программного управления роботом и сосредоточиться на выполнении игровых учебных проектов. Так же продолжена работа над нашим расширением Advanced Arduino. Это действительно революционное расширение, изменяющее представление о границах возможностей Scratch - подобных программ. Эти расширения позволили соблюсти принцип необходимой целесообразности. Расширение принято мировой общественностью, вошло в число официальных расширений среды mblock.
Доработано и оптимизировано наше программное расширение H-bridge Extension, позволяющее использовать среду mBlock и все наши методические материалы в проектах с использованием микроконтроллеров Arduino и моторных схем любой конфигурации.
Все 3 расширения относятся к свободному ПО и доступны всем пользователям мира.
В качестве примера сопровождения процесса внедрения – семинар https://clck.ru/ajSgi, на странице семинара выложен полный электронный архив представленных в рамках мастер-класса заданий.
Результаты экспериментов по применению предложенных принципов проектирования и внедрения ЦОР показали, что они способны существенно упростить процесс адаптации учителей-предметников к использованию новых технологий в учебном процессе, повысить эффективность занятий и интерес учащихся к изучаемым предметам, способствовать внедрению активно-деятельностной составляющей процесса обучения, стимулировать творческую активность педагогов и учащихся.
В рамках исследования мы создавали критериальную базу для отбора цифровых ресурсов для использования в цифровой образовательной среде школы, способных оказывать положительное влияние на социальные установки обучающихся.
По сути, основных тебований не много. Ресурс должен:
1. Обеспечивать информационную и медицинскую безопасность участников образовательного процесса.
2. Обеспечивать возможность организации различных форм учебной работы и/или взаимодействия участников образовательного процесса.
3. Обеспечивать достижение учебных и личностных результатов, недостижимых (или достижимых с существенно большими затратами) привычными учебными средствами.
4. Компоненты ЦОС должны учитывать современные тенденции в образовательных технология (такие как как игрофикация, визуализация данных, виртуализация и моделирование)
Более подробно о критериях можно почитать в статье "Цифровая образовательная среда: развиваем социальные установки обучающихся", которая готовится к публикации в электронном сетевом издании "Информатизация. Образование. Качество". Как только выйдет материал - дадим ссылку.
Так же значительная часть исследования была посвещена принципам проектирования, разработки и внедрения перспективных цифровых образовательных продуктов. Об этом можно почитать в соответствующем обзоре.
В "Белом списке" представлены ресурсы, отобранные и входящие в ЦОС нашей школы и школ-партнеров. Таких ресурсов немного, т.к. одна из основных выявленных проблем цифровизации образовательного пространства - "зоопарк" используемых платформ. Для учета времени и форм работы количество ресурсов ограничено. Все они увязаны в единую систему на основе агрегатора (сейчас - Google Workspace, пока нет отечественного аналога).
Инновационный продукт представляет собой программно-аппаратный комплекс в составе: робот-конструктор, программное обеспечение, сборник креативных проектов, набор 3D моделей, набор полей, электронный архив проектов, сайт поддержки, дополнительные материалы для пользователей.
Комплекс обеспечивает реализацию основной общеобразовательной программы в рамках внеурочной деятельности в 3-11 классах по изучению робототехники, конструирования, проектирования, а также может быть использован при реализации программ дополнительного образования. Организация деятельности в рамках использования комплекса соответствует ФГОС и ФГОС (обновленный).
Авторское программное обеспечение дополняет возможности классического визуального программирования, обеспечивая реализацию проектов профессионального уровня и возможность поэтапного перехода от блочного к текстовому программированию.
При компоновке набора был реализован перспективный стандарт функционала образовательного робота и результаты исследования в рамках текущей ОЭР о принципах разработки цифровых продуктов, положительно влияющих на социальные установки обучающихся.
Три базовых компонента комплекса являются инновацией в области обучения. Робот – по аппаратной функциональности, как перспективная образовательная платформа. Программное обеспечение – по возможностям реализации проектов профессионального уровня при использовании доступных и понятных обучающимся средств визуального программирования. Пособие – по особенностям подходов к обучению в ходе реализации проектов, предусматривающих использование игрофикации, визуализации данных, виртуализацию и моделирование в сочетании с предметной ориентацией проектов, воплощенных в "железе и кремнии".
На основе многолетних исследований был разработан комплект, полностью готовый для использования в школах и содержащий необходимые дополнительные элементы (поля для проектов, блоки питания, зарядные устройства).
Состав комплекса:
1. Робот-конструктор SPBot в конфигурации, разработанной авторами проекта. Может быть реализован на базе нескольких видов готовых плат (mCore, Lafvin и др.), или собран из отдельных электронных компонентов (аппаратная конфигурация прилагается).
2. Программное обеспечение. Авторские расширения
- simpleBot. Расширение для среды программирования mBlock создано для поддержки различных робоплатформ эквивалентной аппаратной конфигурации. Набор высокоуровневых блоков управления позволяет сосредоточиться на выполнении креативных проектов и собственно алгоритмах их выполнения. Включает в себя продвинутые блоки управления сервоприводом, оптимизирующие процесс калибровки и точной настройки углов поворота сенсора), блоки управления моторами и всеми основными датчиками робота SPBot (и аналогов), блоки управления процессами передачи и чтения данных по последовательному соединению, команды работы с ИК портами.
- AdvancedArduino. Расширение для среды программирования mBlock, которое может применяться вместо стандартного расширения "Arduino" и предоставляет следующие дополнительные возможности при работе в режиме "Arduino mode":
использование графических блоков для ряда наиболее востребованных библиотечных функций Arduino IDE (min(), max(), constrain(), map(), pow()), предназначенных для преобразования значений;
использование дополнительных графических блоков для работы с последовательной шиной Serial, а также Serial2;
использование в именах графических блоков преимущественно стандартных названий библиотечных функций;
использование графических блоков (блоки "def" и "code"), позволяющих вставлять произвольные фрагменты текстового кода на языке программирования "Wire" в скетч Arduino IDE, генерируемый средой mBlock;
использование в текстовом коде любых библиотечных функций Arduino IDE;
определение в текстовом коде пользовательских функций, возвращающих значения произвольного типа;
определение в текстовом коде глобальных и локальных переменных и параметров функций произвольного типа, включая массивы.
Расширения являются уникальными по возможностям, реализуемым в средах блочно-визуального программирования микроконтроллеров и в настоящее время ни одна подобная программа не дает такого спектра профессиональных возможностей в scratch-подобных средах.
3. Книга «Робототехника в школе и дома. Книга проектов» (авторы Григорьев А., Винницкий Ю.). В книге приведено описание более 30 креативных проектов по программированию робота в визуальных средах на базе языка Scratch (mBlock, MindPlus и Snap4arduino). Сложность проектов нарастает от ознакомительных, для учеников младших классов, до соревновательных. Рассмотрены задачи ориентирования и навигации робота с помощью датчиков линии, гироскопа и поворотной головы с УЗ- и ИК-дальномерами и другие проекты. Для работы в автономном режиме, а также управлением роботом по каналу Bluetooth, или с помощью пульта ИК, в комплект входят аккумуляторы и зарядное устройство. Посмотреть содержание и читать фрагмент...
4. Пошаговая инструкция по сборке, видеоинструкции.
5. Учебные поля для выполнения экспериментов.
6. Электронный архив проектов.
7. 3D модели для печати конструктивных элементов в случае самостоятельного изготовления.
8. Сайт поддержки ( на сайте поддержки проекта выкладываются альтернативные конструкции робота, электронный архив и дополнительные проекты, рекомендации и много другой актуальной информации).
По сути, в данный продукт вошли все наши наработки в области создания учебно-ориентированного робота, ЦОР, исследования в области креативного проектирования, использования элементов ИИ в проектах, а также материалы исследования по формированию социальных установок обучающихся в ходе взаимодействия с цифровыми ресурсами.
Мы постарались показать пример того, каким видим инновационный образовательный продукт в мире цифры.
В чем инновационность продукта?
1) Инновационность подхода к разработке. Мы давно боремся с логикой производителей (российских в том числе): работать в первую очередь на свое благо, во вред конкурентам, затрудняя стандартизацию и унификкацию решений и подходов. И отсюда следует то, что часто мы видим на рынке: закрытые аппаратные решения, проприетарное ПО, а даже если оно и создано на основе свободного кода, то сделано все, чтобы привязать ПО к конкретному аппарату, и сделать невозможным использование с другими платформами. Мы же предлагаем производителям работать на благо потребителей и конкурентов (пусть создают аналоги, расширения, дополнения), и лишь через их благо - на свое собственное. Наш продукт построен таким образом, чтобы плодами трудов было максимально легко пользоваться другим разработчикам. Пример: скрипты из книги без каких либо изменений годятся для занятий с использованием не только нашего робота, но и любого другого робота, который является его функциональным аналогом. Подобных аналогов уже существует множество, а кроме того, любой производитель или даже любитель может создать свой собственный аналог. Достаточно откорректировать соответствующим образом наше расширение (на свободном коде) среды mBlock, и робот на альтернативной элементной базе с альтернативной аппаратной конфигурацией окажется способен исполнять скрипты, приведённые в нашей книге. В этих скриптах не указаны конкретные номера портов, к которым подключен тот или иной датчик, вместо этого используется значение "по умолчанию" (хотя расширение позволяет поменять порт на нестандартный, если такая необходимость возникнет). В результате не возникает необходимости объяснять детям: "Используйте для создания программы скрипт на этой странице, но вместо порта три укажите порт четыре, а вместо 10-го 9-ый, поскольку наш робот отличается". Сами авторские расширения AdvancedArduino и simpleBot действительно являются уникальными по возможностям, реализуемым в средах блочно-визуального программирования микроконтроллеров и в настоящее время ни одна подобная программа не дает такого спектра профессиональных возможностей в scratch-подобных средах.
2) При абсолютной вариабельности элементной базы и аппаратной конфигурации образовательного робота мы ориентируемся на проверенный временем и мировым опытом, ставший де-факто стандартом, функционал робота mBot компании Makeblock. Мы достаточно долго участвовали в апробации и доведении данного функционала с партнером - MakeBlock, чтобы говорить об этом. Подтверждают утверждение и международные золотые медали лучшего образовательного робота. Мы предлагаем производителям ориентироваться на этот же стандарт, благо его легко повторить. Вышеуказанный робот в базовой конфигурации, без доработки, годится для выполнения первой половины проектов из нашей книги. Для выполнения проектов из второй половины, более сложных, мы разработали и вводимновый стандарт функционала образовательного робота. Этот стандарт продвинутого образовательного робота подразумевает дополнительно: наличие поворотной головы с двумя дальномерами разного типа (ультразвуковым и инфракрасным), гироскопа-акселерометра, трехсенсорного цифрового датчика линии, согласованных модулей беспроводной связи. В результате проектные возможности робота возрастают во много раз и позволяют решать действительно интересные для детей робототехнические задачи, востребованные как для игры, так и в соревновательном движении, в проектной деятельности. Можно на практике познакомиться не только с элементарными основами робототехники, но и перейти к освоению систем искусственного интеллекта. Очень надеемся, что этот, уже новый стандарт, полученный в результате нескольких лет исследований и апробаций, определения оптимального по вложениям и практическому выходу функционала, будет принят и оценен разработчиками отечественных образовательных роботов. На текущий момент в мире готовой образовательной платформы в такой аппаратно-функциональной реализации пока нет.
3) Мы стараемся реализовать в проектах принцип "делать легкими и понятными сложные вещи" и показываем пример того, каким именно образом можно использовать для обучения игрофикацию, визуализацию данных, виртуализацию и моделирование в сочетании с предметной ориентацией проектов, воплощенных в "железе и кремнии". Мы раскрываем огромный потенциал средств визуального программирования, работающих в "живом" режиме, когда действия реального робота оказываются взаимосвязанными с действиями виртуальных исполнителей - спрайтов. В своих проектах мы затрагиваем темы, которые изучают студенты специализированных высших учебных заведений, и делаем это так, что материал оказывается доступным для учеников средней школы. Пример тому - тема пропорционально-дифференциального-интегрального регулирования, освоение которой позволило нашим ученикам занимать призовые места на робототехнических соревнованиях.
Резюме: инновационность нашего продукта состоит в создании нового стандарта функционала образовательного робота, расширении возможностей визуально-блочного программирования микроконтроллеров до профессионального уровня за счет авторского ПО, предложении новых подходов изучения сложных тем на основе проектной деятельности. И все это в режиме сохранения актуальности на долгое время, поскольку наш подход позволяет перенести все наработки в другие программные среды и использовать с новыми роботами, как зарубежных, так и отечественных производителей.
В 2022 году наш партнер, издательство БХВ, выпустило набор SPBot в "коробочном виде". В настоящее время идет работа над созданием отечественного контроллера для данного робота и, параллельно мы разрабатываем схему сбори полнофункционального робота на основе простых и доступных компонентов (Arduino Nano v3, платы прототипирования, совместимые электронные компоненты)
Особенности SPBot в комплектации БХВ:
Визуальная среда программирования, авторское ПО (возможность создавать проекты профессионального уровня)
Надёжное беспроводное соединение с ПК по каналу Bluetooth (заранее согласованные модули по технологии master-slave)
Управление с помощью ИК-пульта и клавиатуры ПК (возможность реализации ряда проектов с использованием передачи и интерпретирования сигналов)
Проекты с осуществлением взаимодействия нескольких контроллеров (пульт управления на Arduino)
Ориентация в пространстве по гироскопу и акселерометру (просто необходимый функционал)
Движение по линии с помощью трехсенсорного датчика (используем продвинутые алгоритмы следования)
Поворотная голова и точное определение расстояния и границ предметов с помощью ИК - и УЗ-датчиков (продвинутые возможности локации, алгоритмы прохождения лабиринта, исследование графиков расстояния и множество других проектов)
Представляем новый перспективный инновационный продукт - цифровой образовательный ресурс "Лаборатория креативного программирования", включающий пособие для проведения курсов как в очной форме внеурочной деятельности, так и в варианте занятий в рамках дистанционного обучения, а также электронный архив проектов. При разработке пособия были учтены данные, полученные в ходе ОЭР: пособие отвечает требованиям ФГОС, содержит проекты, в игровой форме знакомящие ребят не только с элементами программирования и дизайна современных игр, виртуализацией и моделированием, но и с многими понятиями из предметных областей "физика", "биология", "рисование".
Для реализации всех проектов не потребуется дополнительного оборудования, используется свободное или бесплатное программное обеспечение (среды Scratch3, Snap4Arduino, доступные как в варианте установки на компьютеры, так и в он-лайн варианте для работы прямо в браузере, а также ПО VarWin в бесплатном варианте Starter).
Учебные задания содержат подробные инструкции для воплощения разнообразных проектов, и при этом стимулируют не к механическому воспроизведению, а к активному экспериментированию, самостоятельной модификации и доработке заданий. Впрочем, даже простое "механическое" воспроизведение программного скрипта - не такая уж простая задача, как может кому-то показаться на первый взгляд, а поиск собственных ошибок и процесс отладки заставляют как следует вникнуть в суть программы, с которой юный исследователь имеет дело. Всем сомневающимся предлагаем в этом убедиться самостоятельно!
ВНИМАНИЕ! 18.12.2024 года выложена 3 версия пособия и архива. Глава 7 (VR) дополнена модельным проектом "Логика", созданном только на основе стандартных объектов версии VarWin Starter
Курс (пособие и электронный архив) удобно использовать для организации внеурочной работы и дополонительного образования. При этом для педагога не требуется дополнительной методической литературы, пошаговые инструкции и сама последовательность заданий в проектах позволяют освоить методику применения проектного метода обучения.
На основе пособия можно организовывать как курс с полноценным прохождением всех материалов книги, так и выбирать отдельные направления: "Дизайн компьютерных игр", "Виртуальная робототехника", "Элементы ИИ".
Пример вариативной рабочей программы.
Рабочая программа дополнительной общеобразовательной общеразвивающей краткосрочной программы "Лаборатория креативного программирования" (12 ч) - pdf (358 кб) , docx (30кб)
Работы над пособием были начаты в 2020-ом году, который основательно перекроил всю нашу жизнь. Потребовалось менять учебные инструменты, разрабатывать новые учебные курсы для проведения занятий в дистанционном режиме. Так появилось пособие, подготовленное нами для 5-7 классов по направлению "Дизайн компьютерных игр". Впоследствии курс оказался настолько востребован, что в 2022 году был дополнен сложными проектами и "продвинутыми" элементами программирования (работа с массивами, списки, VR, элементы ИИ) итеперь используется как в очном дополнительном образовании, так и для организации внеурочной работы с ребятами, по тем или иным причинам не имеющими возможность посещать школу, а также просто как самоучитель в домашних условиях. Надеемся, что этот материал окажется полезным для многих, так как он ориентирован на учеников обычных школ и не требует использования какого-либо специального оборудования и ПО, нужен лишь персональный компьютер. Большую часть проектов можно реализовать непосредственно в on-line варианте, используя Интернет-версии ПО.
С введением в пособие разделов "Виртуальная робототехника" и "Работаем с VR" название было изменено на "Лабораторию креативного программирования". При этом весь базовый курс "Дизайна компьютерных игр" был сохранен, так что пособие вполне можно испольовать для его реализации.
Папка с материалами (заявка, аннотация, приложения, инновационный продукт /аппаратное описание, схемы, ПО, фрагменты пособия, 3D модели, электронный архив проектов, макеты полей, рекомендации)
