Робототехника и программирование со школьного возраста

В Центре развития молодежи в сфере электроники и робототехники Тольяттинского государственного университета (ТГУ) 22 октября 2018 года начались бесплатные занятия для учащихся 6-11 классов. Проект был запущен в 2017 году, имел успех и доказал свою востребованность в Тольятти.

Программа обучения в центре включает несколько ступеней. Организационно можно приступить к любому блоку, но чтобы сохранялась логика обучения и появилась польза, установленной иерархией курсов лучше не пренебрегать.

«Первые шаги в робототехнику (Lego)» – начальный базовый курс, введение в азы инженерной профессии. Здесь школьники, не имеющие практического опыта, знакомятся с основами робототехники. Предполагается работа с конструкторами Lego, на базе которых программируются типовые робототехнические решения. Ребята познакомятся с основными датчиками, используемыми в электронике, изучат основы составления алгоритмов, потом перейдут к написанию программ, рассмотрят конструкции манипуляторов и транспортных средств. Это займет 12 академических часов, 3 дня подряд с периодичностью набора групп раз в месяц.

Далее предлагается курс «Основы Arduino», по мнению организаторов, один из самых интересных, поскольку погружает школьников в мир «жизни» бытовых приборов. Для иллюстрации того, как работают окружающие нас в быту устройства, сотрудники кафедры создают агрегат, совмещающий в себе увлажнитель, очиститель воздуха и обогреватель – ноу-хау для молодых мам.

– Такие устройства управляются контроллерами – маленькой микросхемой и пультом дистанционного управления, – поясняет заведующий кафедрой ТГУ «Промышленная электроника» Александр Шевцов. – Если говорить о нашем аппарате, то он состоит из контроллера, клавиатуры, жидкокристаллического дисплея и канала беспроводной связи. Установив такой увлажнитель в квартире, можно получить программно-управляемый состав воздуха, что будет крайне полезно в первые месяцы жизни малыша.

Для популяризации электроники и программирования, а также облегчения процесса создания DIY-проектов итальянскими инженерами была разработана программно-аппаратная платформа Arduino. Это и среда программирования, и аппаратный комплекс. К нему подключаются различные датчики – положения, температуры, влажности, света – и различные исполнительные устройства, реле. На основе этих модулей можно получить различных движущихся роботов (на гусеницах, на колесах), организовать систему «умного дома», построить теплицы и поливальные системы, сделать макеты бытовых устройств. Причем система Arduino позволяет школьникам спокойно «войти» в тему, не требуя специализированного образования электронщика или программиста. И на сегодняшний день она доступнее по сравнению, скажем, с Lego, – цены на набор устройств (электронный конструктор) куда более демократичные.

Следует отметить, что специфика Arduino ориентирована на старшеклассников. В рамках этого курса они изучают темы, которые в современном мире в тренде: система «умный дом» и интернет вещей.

– Мы даем основные приемы программирования, базовые сведения о датчиках, о двигателях. То есть проводим своеобразную профориентацию. Причем школьники, приходя на занятия, уже имеют приличную мотивацию и заинтересованность, – рассказывает Александр Шевцов. – Наша задача – расширить их картину мира и показать текущий уровень отрасли, а также донести до ребят информацию о том, чем они могут заниматься, если выберут карьеру инженера электронной техники, на какой рынок труда они придут, что они смогут делать через несколько лет. Тем самым мы ориентируем их на более глубокое изучение сферы, связанной с электроникой, делать акцент в обучении на математику, физику, программирование. Курсы «Роботы на основе Lego» и «Роботы на основе Arduino» – это уже углубленное изучение темы, следующий уровень погружения, требующий набора неких навыков и хорошей школьной эрудиции.

Поскольку Тольяттинский госуниверситет является организатором соревнований по робототехнике, в программе центра представлен курс «Соревновательная робототехника». На занятиях учащиеся узнают устройство датчиков, математические законы, позволяющие строить эффективных роботов, получат возможность построить под руководством преподавателя и на практике отработать алгоритм функционирования роботов, следующих по траектории, роботов для «сумо» и кегельринга.

Несмотря на то что в Тольятти действует большое количество школ и кружков по робототехнике, Центр развития молодежи в сфере электроники и робототехники ТГУ пользуется у школьников популярностью. По мнению Александра Шевцова, этому способствует несколько факторов: удачное расположение в жилом массиве города, профессиональные преподаватели, имеющие не только инженерные и научные знания, но и педагогический опыт, возможность впоследствии стать участником областного конкурса «Роботека», проводимого ТГУ.

При более глубоких теоретических знаниях есть отличное «заземление» на практическую деятельность. К тому же занятия в центре проходят в хорошо оснащенной лаборатории с удобными столами, компьютерами, конструкторами, проектором и экраном. А главное, здесь очень легко «заболеть» инженерной профессией – вполне возможно те ребята, которым только предстоит сделать свои первые шаги в робототехнике, спустя пару лет вернутся в опорный университет уже студентами.

Наталья Шуберт, «Площадь Свободы», mail-ps@mail.ru

держат в руках робота

фото: «Площадь Свободы»