Роботы в учебном процессе

Интерактивное обучение — одно из главных преимуществ роботов перед традиционными учебниками.

Робот в учебных заведениях — это верный способ увлечь практически любого ученика точными науками. Играя, учащиеся одновременно получают знания по механике, физике, программированию и другим предметам.

Учеба и игра

Южноафриканский математик и программист Сеймур Пейперт стал одним из первых, кто совместил роботов, учебный процесс и игру. Идея возникла в конце 1960-х годов, а ее результатом стало создание «черепахи» Logo Turtle: робот, управляемый компьютером, двигался по листу бумаги, рисуя различные фигуры.

Замысел нашел продолжение и в более поздних моделях. В 2012 году Valiant Technology выпустила робота Roamer (было несколько его модификаций). Самые простые машины выполняют лишь несколько задач, варианты посложнее имеют свыше 10 функциональных кнопок. Подобные устройства широко применяются в начальных школах.

Nutro. В 1980-х годах робот гастролировал по учебным заведениям США, рассказывая о важности здорового питания. Устройство, управляемое дистанционно, не было достаточно развитым для того, чтобы заменить настоящих учителей, но благодаря ему уроки становились более запоминающимися

SPIK3R от Lego. Изготовление роботизированных игрушек ведущими мировыми производителями позволило детям со всего мира проектировать, программировать, собирать, а в дальнейшем использовать для своих целей собственных роботов

Для обучения в старших классах используются более сложные конструкции. Как правило, учащимся предлагается самостоятельно запрограммировать устройство на выполнение тех или иных задач. Это помогает одновременно осваивать программирование и развивать мышление, ведь для осуществления даже простых действий требуются поэтапные инструкции, а потому школьникам необходимо сначала продумать алгоритм.

Робот своими руками

С развитием робототехники взаимодействие с роботами становится все более доступным. Во всем мире, в том числе и на постсоветском пространстве, увеличивается число специализированных кружков и секций. Как правило, школьников учат самостоятельно собирать роботов, для этого существуют специальные наборы.

В высших учебных заведениях роботы могут использоваться не только для обучения техническим специальностям. Роботы-художники, роботы-танцоры и роботы-музыканты становятся источниками вдохновения для тысяч студентов. Используются они в обучающем процессе: например, могут указывать на неверные пропорции в эскизах будущих художников и скульпторов, помогают работать с перспективой и советуют, какой цвет лучше подобрать. Существуют сотни различных вариантов учебных роботов, и их количество растет практически каждый день. Едва ли не во всех ведущих университетах мира студенты имеют возможность разрабатывать собственные проекты, которые могут применяться в любой сфере. Главная задача подобных кружков заключается не в создании коммерчески успешного продукта, а в предоставлении площадки для творчества, поиска идей и использования новых технологий — в робототехнике это не менее важно, чем конечный результат.

Roamer. Робот может двигаться по классной комнате, рисовать, воспроизводить мелодии, при этом дать ему команду можно простым нажатием кнопки на крышке

Открытия роботов

Роботы могут не только обучать или быть пособием, но и самостоятельно вести научные разработки. В Университете Аберистуита (Уэльс) впервые был реализован проект по созданию робота-ученого. Работы начались в 1999 году, а 10 лет спустя было совершено первое открытие: Адам (так назвали первого робота) нашел кодирующие гены для ферментов пекарских дрожжей. Используя исходные данные, он самостоятельно выдвинул гипотезы, провел эксперименты и вывел вероятность соответствия гипотез действительности. Одна из задач, которая стоит перед роботами-учеными, — помощь в поиске лекарств от малярии.

Logo Turtle

Один из основоположников теории искусственного интеллекта Сеймур Пейперт понимал, что игра — это лучший способ научить детей. В попытках привить учащимся младших классов любовь к точным наукам он создал небольшую мобильную «черепашку» Logo Turtle. Робот мог двигаться и издавать звуки, умел рисовать. Играя с «черепашкой», ученики старались научить ее чему-то новому, а для этого им самим нужно было понять, как это можно сделать.

Logo Turtle широко использовались в обучении в 1980-е годы, когда их производством занималась фирма Valiant. На их основе было создано большое количество обучающих роботов, во многие из них до сих пор заложены те же принципы работы.

Рисунок, созданный Logo Turtle. На практике к «черепашке» крепился один или несколько карандашей, которые оставляли следы по мере движения робота. Используя расстеленные листы бумаги в качестве холстов, можно было запрограммировать робота на рисование. Лучше всего у него получалось создавать абстрактные картинки, в основе которых лежат геометрические формы

Существует большое количество различных вариаций «черепашек» Пейперта, которые отличаются друг от друга лишь внешним видом и дополнительными функциями. Например, одни модели могут объезжать препятствия, а другие — подсказывают лучший порядок действий

Для управления Logo Turtle использовался специально разработанный язык программирования, получивший название Лого. Сеймур Пейперт создал его в 1967 году для обучения детей дошкольного и младшего школьного возраста основным концепциям программирования. Возможность управлять роботом с помощью достаточно простого кода заметно повысила заинтересованность учащихся.