Робототехника для детей – это не только способ разобраться в принципах окружающего мира, но и возможность стать частью активного сообщества, участвовать в конкурсах и фестивалях, где можно показать себя. Это также первые шаги к инженерным профессиям, которые сегодня невероятно востребованы. В будущем роботы будут нуждаться в инженерах, программистах и операторах, поэтому развивать инженерное мышление у детей важно уже со школьной скамьи. Именно поэтому робототехника в школах изучается о особым вниманием.

С сентября 2022 года обновленные федеральные стандарты образования (ФГОС) ввели робототехнику как обязательный модуль в рамках дисциплины «Технология». Но возникает вопрос: как сделать так, чтобы дети действительно увлеклись, ведь программирование и алгоритмы сами по себе могут показаться сухими и абстрактными?

Здесь на помощь приходят российские производители, предлагая специальные образовательные наборы по робототехнике. Это привычные конструкторы, дополненные блоками управления, датчиками и двигателями, а также набором программного обеспечения. Сначала ребенок просто собирает конструкцию, а затем, играя, учится оживлять ее с помощью кода. Дополнительно производители создают методические материалы и программы для разных классов, а также проводят мастер-классы и курсы для педагогов.

В этой статье мы расскажем об образовательных робототехнических наборах от компании R:ED Robotics Education. Российский производитель разработал различные комплекты, которые соответствуют требованиям образовательных программ в рамках таких федеральных проектов, как «Современная школа», «Цифровая образовательная среда», «Успех каждого ребенка». Эти наборы также соответствуют Приказу Министерства просвещения РФ №804 и позволяют эффективно интегрировать робототехнику в учебный процесс.

Образовательные возможности

Наборы R:ED созданы для освоения основ робототехники и подходят для применения в рамках основного, внеурочного и дополнительного образования. Эти конструкторы активно используются на уроках технологии, но их можно задействовать и для других дисциплин.

Например, на занятиях по физике дети могут изучать базовые механизмы, такие как рычаги, а на информатике – программировать контроллеры. Для углубленного изучения предусмотрен учебно-методический комплект (УМК), рассчитанный на 6 лет обучения, по 72 академических часа в год. В комплект входят:

• рабочая программа курса;
• описание курса;
• календарно-тематическое планирование;
• презентации для учителя с теоретическим материалом к каждому занятию;
• план-конспект для подготовки к занятию;
• презентации для учеников с примерами сборки и дополнительными заданиями;
• примеры программ;
• дополнительные задания и материалы.

Наборы R:ED помогают детям освоить три ключевых аспекта робототехники:

Во-первых, конструирование развивает понимание работы различных механизмов, навыки проектирования и моделирования.

Во-вторых, изучение электротехники объясняет, как функционируют электронные компоненты роботов и каким образом передаются сигналы для выполнения команд.

И, наконец, программирование позволяет создавать алгоритмы действий и движений, которые робот будет выполнять.

Ребятам предстоит решать задачи, чтобы научить робота выполнять конкретные команды.

Конструктор можно программировать в двух средах: R:ED Code и Arduino IDE.

Начнем с R:ED Code – это визуальная, событийно-ориентированная среда программирования, созданная специально для детей и подростков. Платформа основана на языке Scratch и содержит библиотеку функций, представленных в виде иконок, которые можно перетаскивать мышью для составления блок-схем и написания программ разной сложности.

Важная особенность R:ED Code – автоматический перевод блоков в текстовый код, что упрощает понимание, как именно работает программа. Даже младшие ученики быстро понимают, что за цветными блоками стоит реальный код, и это помогает им легко переходить от блочного программирования к текстовому.

Второй вариант – Arduino IDE – представляет собой интегрированную среду разработки для Windows, MacOS и Linux, в которой программирование ведется на языках C и C++. Она предназначена для создания и загрузки программ на совместимые с Arduino платы, а также на платы других производителей.

Обе среды, R:ED Code и Arduino IDE, находятся в свободном доступе в Интернете, что делает их удобными для обучения и практики.

R:ED PRO – обзор

Конструкторы R:ED представлены в трех вариантах комплектации:

• R:ED START;
• R:ED ONE;
• R:ED PRO.

Дальнейший обзор будет касаться R:ED PRO, поскольку это вариант с наибольшим функционалом.

В основе набора лежит контроллер R:ED – плата, аналогичная Arduino, с микросхемой CH340, заключенная в защитный пластиковый корпус. Это открытая программно-аппаратная платформа, поддерживаемая большим сообществом разработчиков и энтузиастов. Контроллер оснащен 16 портами для подключения совместимых с Arduino устройств, что открывает широкие возможности для творчества.

• Напряжение питания: 5В.
• Входное питание: 7-9 В (рекомендуемое).
• Цифровые пины: 7.
• Аналоговые пины: 7.
• Два порта для управления моторами постоянного тока.
• Максимальный ток цифрового выхода: 40 мА.
• Флэш-память: 32 Кб.
• ОЗУ: 2 Кб, EEPROM: 1 Кб.
• Частота: 16 МГц.

Кроме контроллера, в комплекте 475 пластиковых деталей для сборки, два мотора постоянного тока, два сервомотора и 8 различных датчиков: два сенсора нажатия, три ИК-датчика, ультразвуковой датчик, датчик звука, RGB-светодиод, пьезоизлучатель и датчик наклона. В набор также входят USB-кабель и соединительные провода.

Все компоненты R PRO аккуратно упакованы в индивидуальные полиэтиленовые пакеты с надписями, а датчики помещены в защитные пластиковые корпуса. Приятным бонусом является наличие аккумуляторов с зарядным устройством, что обеспечивает дополнительное удобство и автономность работы с набором.

Корпуса для контроллера и датчиков конструктора R:ED выполнены методом 3D-печати, что придает им особую самобытность и стиль, напоминая что-то вроде хэндмейда.

Пластиковые детали конструктора совместимы с известным конструктором LEGO, что позволяет детям использовать балки, оси, шестерни и другие детали из прочного и качественного пластика, изготовленного методом литья. Хотя пластмасса корпусов электронных компонентов немного уступает по прочности конструктивным деталям, это не критично, так как на нее не возлагаются такие же высокие требования к износостойкости.

Для удобного хранения и сортировки деталей предусмотрены прочные пластиковые лотки, где можно разложить детали по инструкции. Это помогает избежать долгих поисков нужных элементов во время занятий.

Каждый покупатель конструктора R:ED получает доступ к 5 бесплатным онлайн-урокам, которые помогут детям собрать и запрограммировать несколько моделей роботов.

Среди базовых моделей: арбалет, вертолет, кран, спортивный автомобиль, трактор, собака и танк. Однако дети также могут проявить фантазию и создать собственного уникального робота.

Дополнительно доступны и другие уроки, которые можно приобрести, зарегистрировавшись на платформе «Школы робототехники СПб».

Конструктор R:ED PRO можно программировать в пяти средах:

• Scratch;
• Arduino IDE;
• Python;
• JavaScript;
• C++.

Более того, пользователи могут использовать любую другую среду, подходящую для Arduino, будь то графические или текстовые платформы.

Фирменные программные продукты R:ED CODE и R:ED Junior разработаны на основе Scratch, что делает программирование простым и доступным даже для новичков.

Платформа R:ED сегодня

На сегодняшний день R:ED представляет собой международную сеть образовательных центров, которые стремятся развивать и внедрять современные технологии обучения. Она предлагает более 10 уникальных образовательных продуктов, которые уже помогли более 10 000 детям освоить навыки, необходимые для успешного будущего. А собственная образовательная платформа обеспечивает доступ к разнообразным ресурсам и инструментам, которые делают обучение увлекательным и эффективным.

Образовательная платформа R:ED – это целый комплекс решений, разработанных с учетом современных образовательных потребностей.

1. Конструкторы R:ED, которые представлены в различных модификациях, подходят для детей разных возрастных групп и охватывают множество образовательных программ – от основ робототехники до создания собственных дронов.
2. Программное обеспечение R:ED CODE предлагает уникальную образовательную среду с встроенными уроками, где учащиеся могут изучать основы программирования и управлять своими роботами в различных средах. Это делает процесс обучения интерактивным и захватывающим.
3. Также разработаны учебно-методические комплексы, которые охватывают широкий спектр тем – от программирования до работы со станками с числовым программным управлением. Эти материалы помогут педагогам создать структурированные и эффективные занятия.
4. Программы повышения квалификации для педагогов, которые позволяют им оставаться в курсе последних тенденций в образовании и развивать свои навыки.

Платформа R:ED идеально подходит для различных целей:

• Она станет отличным инструментом для самостоятельного обучения детей новым технологиям, позволяя им осваивать навыки в области STEAM (наука, технологии, инженерия, искусство и математика) в удобном для них темпе.
• Учащиеся смогут активно участвовать в международных соревнованиях, представляя свою школу и демонстрируя свои знания и умения на международной арене.
• Если вы мечтаете о создании собственного бизнеса в сфере образования, R:ED предоставляет все необходимые ресурсы для открытия стабильного и перспективного учебного центра в любом регионе мира.
• Платформа также поможет запустить новые образовательные программы в школах и частных учебных центрах, адаптируя содержание к потребностям учеников и обеспечивая высокое качество обучения.

Комплекс R:ED X Edu

R:ED X Edu – комплекс образовательных инструментов для учеников 1–6 классов с дополнительными возможностями для участия в фестивалях и соревнованиях.

Этот образовательный комплекс создан с учетом возрастных особенностей младших школьников и включает робототехнический набор R:ED X, а также программное обеспечение R:ED CODE для прошивки контроллера.

Комплекс поддерживает программирование в двух средах, что позволяет учащимся осваивать основы робототехники и программирования на доступном и интересном уровне. Дополнительные элементы комплекта обеспечивают возможность участвовать в конкурсах и соревнованиях.

Комплекс R:ED X Edu идеально подходит для проектов в рамках:

• Национального проекта «Образование»: инициативы «Точка роста», «Детский технопарк «Кванториум», «Новые места в общеобразовательных организациях», «Центр цифрового образования детей «IT-куб».
• Государственной программы Российской Федерации «Развитие образования» в соответствии с Приказом Министерства просвещения РФ №804.

Комплекс R:ED X Edu – это инновационный подход к обучению, который делает робототехнику и программирование доступными и увлекательными для младших школьников.

1. Контроллер R:ED X

   Контроллер R:ED X представляет собой многофункциональное устройство на базе 32-битного микроконтроллера, оснащенное 27 портами для подключения различных внешних устройств: 10 цифровых, 10 аналоговых, один USART, один I2C, один SPI, и четыре порта для управления моторами постоянного тока. Питание осуществляется от шести батареек типа AAA (1.2В) или через USB Type-C. Контроллер совместим с Lego и Arduino.

2. Мотор R:ED X - электрический мотор, совместимый с Lego и Arduino, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую.

3. Сервомотор R:ED X, позволяющий устанавливать и фиксировать угол поворота, совместим с Lego и Arduino.

4. RGB-светодиод, объединяющий три кристалла (R, G, B), совместимый с Lego и Arduino, позволяет синтезировать различные цвета.

5. Пассивный зуммер - зуммер, генерирующий звуковые сигналы для различных оповещений, совместим с Lego и Arduino.

6. Ультразвуковой датчик - датчик расстояния, определяющий расстояние до объекта с использованием ультразвука, совместим с Lego и Arduino.

7. Инфракрасный датчик (D) - датчик, работающий в инфракрасном диапазоне, который передает значения 0 и 1, в зависимости от отражения.

8. Инфракрасный датчик (A) - датчик аналогового сигнала, определяющий интенсивность отраженного света, совместим с Lego и Arduino.

9. Датчик нажатия – кнопка, которая передает сигнал на контроллер при нажатии, совместим с Lego и Arduino.

10. Датчик цвета - датчик, распознающий цвет поверхности, передает информацию контроллеру, совместим с Lego и Arduino.

11. Кабель TYPE C - USB кабель для подключения и прошивки контроллера.

12. Провод 3 pin, F-F, XH, 30 см - кабель для подключения устройств, совместимый с контроллером R:ED X.

13. Провод 1 pin, F-F, Dupont 20 см - провод для подключения внешних устройств к контроллеру R:ED X.

14. Провод 3 pin, F-F, XH-Dupont, 30 см - кабель для подключения устройств с разными разъемами к контроллеру.

15. Соединительные элементы и блоки для крепления - Конструктивные детали для создания моделей роботов.

16. Контейнер - прочный контейнер для хранения и транспортировки всех элементов набора.

17. Wi-Fi/Bluetooth модуль - модуль для беспроводного подключения контроллера по Wi-Fi и Bluetooth.

18. Акселерометр - сенсор, измеряющий ускорение и передающий данные контроллеру, совместим с Lego и Arduino.

19. Дополнительная плата расширения (Junior) - модуль для подключения внешних устройств с интерфейсами XH, совместимый с контроллером R:ED X.

Образовательный робототехнический конструктор R:ED представляет собой комплексное решение для увлекательного и эффективного обучения робототехнике, инженерии и программированию.

Наборы R:ED позволяют детям в игровой форме понять основы конструирования, освоить базовые принципы электротехники и научиться программированию, тем самым формируя навыки, востребованные в современных высокотехнологичных профессиях. Совместимость с LEGO и Arduino делает наборы гибкими и универсальными, а наличие удобных программных сред, таких как R:ED Code и Arduino IDE, дает возможность ученикам разных возрастов легко начать обучение.

Комплекты R:ED ориентированы на использование как в рамках школьных занятий, так и для участия в конкурсах и фестивалях, что помогает детям развивать инженерное мышление и проявлять творческий потенциал. Компания R:ED Robotics Education продумала все до мелочей – от высококачественных материалов и продуманной комплектации до удобных для учителей учебно-методических материалов.

Таким образом, R:ED – это не просто конструктор, а полноценный инструмент для образования, способный стать надежной опорой для учителей и вдохновляющим партнером для юных инженеров и программистов.