На недавней конференции GTC соучредитель NVIDIA Дженсен Хуанг продемонстрировал мировой аудитории двух роботов под названием «Little Orange» и «Little Green». Оба робота оснащены первым чипом ИИ NVIDIA, разработанным специально для роботов, Jetson. Эта замечательная демонстрация не только подчеркивает выдающиеся достижения NVIDIA в области вычислений искусственного интеллекта, но и открывает новые направления для технологий робототехники и образования. С наступлением эры робототехники многие родители и учителя начинают сосредотачиваться на том, как реализовать робототехническое образование дома или в школах. Эта статья предоставит вам несколько полезных советов.
Что такое робототехническое образование?
Во-первых, давайте разберемся, что такое робототехническое образование. Проще говоря, робототехническое образование включает в себя обучение студентов тому, как проектировать, программировать и управлять роботами, чтобы развивать их инновационность, логическое мышление и навыки командной работы. Этот образовательный подход характеризуется своей интерактивностью и практичностью, что может стимулировать интерес студентов к обучению и повышать их общее качество.
Содержание обучения по робототехнике
Робототехника — это комплексный учебный проект, охватывающий знания из множества дисциплин и служащий важным носителем образования STEAM. Поэтому в робототехническом образовании важно подчеркивать интеграцию с другими дисциплинами, направляя учащихся к мышлению с разных точек зрения и развивая их комплексные способности. Здесь мы разделяем учебный контент робототехники на четыре основных модуля:
Программирование: душа поведения робота
Программирование на компьютере является основой обучения роботов. С помощью программирования мы можем наделить роботов различными функциями и поведением, что позволит взаимодействовать с ними. В настоящее время наиболее часто используемые языки программирования в образовании в области робототехники включают Scratch, Python и C. Scratch и Python предпочитают новички из-за их интуитивного синтаксиса и богатых библиотечных функций. С другой стороны, язык C более профессионален и подходит для студентов с некоторым опытом программирования. В процессе обучения программированию студенты могут не только освоить сам язык программирования, но и тренировать свое логическое мышление, способности к решению проблем и инновационное мышление.
Электронные схемы: нервная система роботов
Электронные схемы являются важным компонентом роботов, отвечающим за преобразование электрической энергии в движение и сенсорные возможности роботов. В робототехническом образовании учащимся необходимо изучить базовые знания об электронных схемах, таких как резисторы, конденсаторы, индукторы и другие базовые концепции, а также то, как использовать электронные компоненты для создания схем. Изучая электронные схемы, учащиеся могут углубить свое понимание принципов работы роботов, заложив основу для будущего проектирования и производства роботов.
Структурное проектирование: скелет и внешний вид роботов
Структурное проектирование — еще один важный модуль обучения робототехнике. В этой части учащимся необходимо научиться проектировать внешний вид и структуру роботов, чтобы сделать их эстетически приятными и практичными. Учащимся необходимо освоить основные механические принципы и знания в области структурного проектирования, такие как механика материалов, кинематика и т. д. Кроме того, учащимся также необходимо научиться использовать программное обеспечение CAD для моделирования роботов. Благодаря изучению структурного проектирования учащиеся могут не только улучшить свои эстетические и практические способности, но и развить инновационные навыки проектирования и командной работы.
Искусственный интеллект: магия наделения роботов интеллектом
Искусственный интеллект является одной из основных технологий робототехники, а также важным содержанием обучения робототехнике. В этом модуле студенты узнают, как заставить роботов иметь интеллектуальное поведение, такое как восприятие, обучение, рассуждение и принятие решений. Студенты должны освоить технологии искусственного интеллекта, такие как машинное обучение, глубокое обучение, обработка естественного языка и т. д. Изучая искусственный интеллект, студенты могут получить более глубокое понимание интеллектуальной природы роботов, что обеспечивает надежную поддержку для будущих исследований и приложений роботов.
План Действий
После понимания конкретного содержания обучения, возможно, теперь мы лучше понимаем, как проводить обучение робототехнике. Далее, давайте углубимся в то, как действовать и направлять детей, чтобы они вступили на путь обучения робототехнике. Эти предложения действий не строго упорядочены, и ключ в том, чтобы начать действовать.
Создайте прочную основу базовых знаний
Основа робототехнического образования заключается в понимании основных принципов и компонентов роботов. Для детей практический опыт и наблюдение могут позволить им интуитивно понять принципы работы роботов. Если дети интересуются умными фабриками, мы можем приобрести несколько наборов роботизированных рук, чтобы они могли собрать и испытать рабочий процесс заводских роботизированных рук из первых рук. Для детей, заинтересованных в автономном вождении, покупка умный автомобильный комплект с функциями автоматического следования по полосе и обхода препятствий может позволить им глубже понять технологию автономного вождения.
Кроме того, используя онлайн-ресурсы, наборы и книги, мы можем направлять детей к изучению робототехники. Например, просматривая онлайн-обучающие видео, читая книги по робототехнике и участвуя в онлайн-дискуссиях, дети могут получить более полное представление о роботах. В то же время мы можем также организовать несколько интересных соревнований или мероприятий по робототехнике, чтобы стимулировать энтузиазм детей к изучению роботов.
Создайте благоприятную среду обучения
Чтобы дети могли лучше изучать робототехнику, нам нужно создать для них благоприятную среду обучения. Создание «мини-лаборатории» дома, оснащенной базовыми инструментами и материалами для научных экспериментов, такими как обучающие наборы Arduino, может предоставить детям платформу для практической практики. В этой «мини-лаборатории STEM» дети могут получить базовые знания, такие как датчики, модули и проектирование схем, выполняя небольшие эксперименты STEM, закладывая прочную основу для будущего обучения робототехнике.
Кроме того, мы можем поощрять детей использовать окружающие их ресурсы, такие как отходы и старые приборы, для творческой переделки и повторного использования. Это не только помогает развивать у детей экологическую осведомленность, но и позволяет им практиковать практические навыки и инновационное мышление.
Эффективно используйте образовательные ресурсы для содействия обучению
Существует множество высококачественных онлайн-платформ и образовательных ресурсов для обучения робототехнике. Например, такие платформы, как Khan Academy и Scratch, предоставляют богатые бесплатные ресурсы для обучения программированию и робототехнике, которые могут помочь детям изучить основы программирования и принципы управления роботами. Для детей, интересующихся электроникой, мы можем направить их в сообщества с открытым исходным кодом, такие как Arduino или Raspberry Pi, чтобы изучать электронные технологии и навыки программирования на практике.
Кроме того, мы можем поощрять детей участвовать в некоторых онлайн или офлайн курсах или семинарах по программированию, чтобы учиться и обмениваться идеями со сверстниками. Эти курсы или семинары обычно проводятся профессиональными наставниками, которые могут помочь детям лучше освоить навыки программирования и управления роботом.
Искажение интереса и любопытство
Любопытство и дух исследования являются важными движущими силами обучения детей. Мы можем организовать семейные «дни науки» и выбирать научную тему каждую неделю для проведения экспериментов и исследований с детьми. Например, создание умного вентилятора или небольшого увлажнителя может позволить детям решать практические проблемы на практике. Эти занятия не только стимулируют творческие способности и воображение детей, но и позволяют им усваивать научные знания и навыки на практике.
Кроме того, мы можем отвести детей в музеи робототехники или STEM-музеи, чтобы они могли лично ощутить прелесть технологий. Благодаря взаимодействию со специалистами дети могут глубже понять перспективы развития и применения робототехники и смежных областей.
Сотрудничество родителей и детей для создания проектов
Постановка небольших проектных целей вместе с детьми и их совместное выполнение — важный способ улучшения отношений между родителями и детьми и развития способностей детей. Мы можем начать с простых проектов, например, сделать небольшой автомобиль на солнечных батареях или простую электронную игру. Хотя это может быть сложным для родителей без опыта в науке и программировании, процесс исследования материалов, обсуждения направлений проекта и практического строительства между родителями и детьми может развить у детей навыки командной работы и решения проблем. Этот опыт полезен для обучения детей будущему проекту робота и другим аспектам развития.
Предложения по выбору пути обучения
Если вы ищете рекомендуемый путь обучения для детей в области робототехники, пожалуйста, внимательно прочтите план обучения, разработанный нашей командой после углубленных обсуждений. Этот план направлен на то, чтобы помочь детям постепенно освоить робототехнику и проводить целевое обучение в соответствии с их интересами и способностями.
Путь для начинающих
Для детей, которые только начинают изучать робототехнику, мы рекомендуем начать с базовых знаний. Дети могут изучить некоторые фундаментальные концепции программирования, такие как переменные, циклы, условные операторы и т. д. Кроме того, понимание основных принципов и компонентов роботов имеет решающее значение. Создавая простые модели роботов, дети могут постепенно знакомиться с основными операциями и методами управления роботами. Рекомендуемые наборы для начинающих: Arduino, Micro: bit, ESP32.
Промежуточный путь
После того, как дети заложат прочную основу на начальном этапе, они могут перейти на средний уровень, чтобы углубиться в более сложные навыки программирования и робототехнические технологии. На этом этапе дети могут изучать продвинутые концепции программирования, такие как объектно-ориентированное программирование, структуры данных, алгоритмы и т. д. В то же время они могут начать изучать более сложные проекты роботов, такие как автономная навигация, распознавание речи, обработка изображений и т. д. Чтобы помочь детям лучше освоить эти технологии, родители могут поощрять их участвовать в сложных соревнованиях роботов или проектах, таких как матчи по футболу роботов или выступления танцевальных роботов. Рекомендуемые наборы для среднего уровня: Серия «Изобретатель», серия роботизированных автомобилей.
Продвинутый путь
Дети, которые уже приобрели определенную базу в робототехнике, могут выбрать переход на этап высокого уровня, чтобы исследовать передовые области робототехники. На этом этапе дети могут изучать передовые технологии, такие как искусственный интеллект, машинное обучение и т. д., и применять их в проектах роботов. Они могут попробовать разработать роботов с возможностями автономного обучения и принятия решений, таких как автомобили с автономным управлением, роботы для умных домов и т. д. Более того, дети могут участвовать в инновационных исследовательских проектах по робототехнике и сотрудничать с профессионалами для продвижения разработки робототехники. Рекомендуемые наборы для продвинутых учащихся: наборы Raspberry Pi.
Заключение
В заключение следует отметить, что образование в области робототехники имеет решающее значение для повышения всесторонних качеств учащихся в эпоху робототехники. Выбирая соответствующие платформы робототехники, совершенствуя навыки, сосредотачиваясь на практике и интегрируя междисциплинарные знания, родители и учителя могут создать благоприятную среду для обучения робототехнике дома и в школе, заложив прочную основу для будущего развития детей.