ВКЛ / ВЫКЛ: ИЗОБРАЖЕНИЯ: ШРИФТ: A A A ФОН: Ц Ц Ц Ц
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)
sch169.centr@obr.gov.spb.ru

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

МЕНЮ
Решаем вместе
Есть предложения по организации учебного процесса или знаете, как сделать школу лучше?

Финалист конкурса результатов инновационной деятельности государственных образовательных организаций Санкт-Петербурга 2022 года "Сильные решения".

Номинация: Инновации в области обучения

Форма продукта: Программно-аппаратный комплекс

Авторы: Винницкий Ю.А., Григорьев А.Т., Калашникова М.А., Пикалов Д.А.

Заявка в pdf

logo21Папка с материалами  (заявка, аннотация, приложения, инновационный продукт /аппаратное описание, схемы, ПО, фрагменты пособия, 3D модели, электронный архив проектов, макеты полей, рекомендации)

qr1   Зеркало папки с материалами конкурса на Яндекс-диске

 

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.

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 вводим новый 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)

1

2

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)
  • Интерактивные игровые проекты
  • Автономное питание и зарядное устройство
  • Книга “Робототехника в школе и дома. Книга проектов
  • Руководство по сборке
  • Учебно-игровые поля

 


 Дипломы:

img001 1img002 1

 

© 2024. Все права защищены.