Робототехника в школе: методика, программы, проекты

УДК 621.86/.87(072)
ББК 74.262:32.816
Т19

Тарапата В. В.
Т19
Робототехника
в
школе:
методика,
программы,
проекты
[Электронный
ресурс]
/
В. В. Тарапата,
Н. Н. Самылкина. — Эл.
изд. — Электрон.
текстовые
дан.
(1
файл
pdf
:
112 с.). — М.
:
Лаборатория
знаний, 2017. — Систем. требования: Adobe Reader XI ;
экран 10".
ISBN 978-5-00101-531-4
Данное методическое пособие отвечает на самые актуальные
для
учителя
вопросы:
с
чего
начать?
где
взять
необходимые учебные материалы? как играя учить многим
интересным и современным вещам? как в одном проекте
изучить тему по математике, пару тем по физике и при этом
сильно всех обогнать в программировании?
Для учителей 5–9 классов, ведущих занятия по робототехнике.
УДК 621.86/.87(072)
ББК 74.262:32.816

Деривативное
электронное
издание
на
основе
печатного
аналога: Робототехника в школе: методика, программы, проекты / В. В. Тарапата, Н. Н. Самылкина. — М. : Лаборатория
знаний, 2017. — 109 с. : ил. — ISBN 978-5-00101-035-7.

В
соответствии
со
ст. 1299
и
1301
ГК
РФ
при
устранении
ограничений, установленных техническими средствами защиты
авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя
возмещения убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-531-4
c○ Лаборатория знаний, 2017

2

ВВЕДЕНИЕ

Данное методическое пособие предназначено тем, кто хотел 
бы начать работу с робототехникой в основной школе, но 
чувствует себя не вполне уверенно среди коллег — опытных 
знатоков робототехники. Причины неуверенности у каждого свои, самые распространенные из них: не было раньше возможности приобрести оборудование; нет учебных  
и методических пособий для начинающих; нет специальной 
подготовки; нет изданных образовательных программ; не 
понятно, на каких уроках и как можно использовать робототехническое оборудование; нет часов внеурочной деятельности и многое другое.
Предлагаемое издание станет вашим путеводителем в образовательную робототехнику на ближайший год работы. 
Ведь начинать что-то новое так непросто!
Мы ответим на самые актуальные для новичка вопросы: 
с чего начать? где взять необходимые учебные материалы? 
как играя учить многим интересным и современным вещам? как научить детей такой для них естественной исследовательской деятельности? как в одном проекте изучить 
тему по математике, пару тем по физике и при этом сильно всех обогнать в программировании?! Немного поговорим  
о том, можно ли проектировать заранее когнитивное развитие ребенка.
Сегодня образовательная робототехника уже пришла  
в школы и намерена остаться навсегда, и вопрос «нужна ли 
она?» уже не стоит. Насущными остаются другие вопросы, 
которые мы вынесли в названия глав этого пособия.
Но самая главная наша задача: показать, что учить  
и учиться по-новому, — это очень интересно и взрослым  
и детям!

Глава 1

РОБОТЫ  
И ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ РОБОТОТЕХНИКА.  
С ЧЕГО НАЧАТЬ?

1.1.  Роботы в нашей жизни

Мир, в котором мы живем, меняется просто стремительно. 
Гигантские жилые комплексы, супермаркеты, «умные» 
машины, роботизированные производства и множество интеллектуальных сервисов стали обычными в нашей жизни. Автоматы и промышленные роботы заменяют человека  
в сложных технических производствах.
Современный мир составляют системы искусственных 
технических предметов и сооружений, которые изготавливаются и используются человеком, и преобладают в его 
окружении. Появился новый термин, который обозначает 
такое состояние общества, — техносфера. Человек должен 
научиться ориентироваться в составляющих техносферы. 
Это предопределяет качество его жизни и деятельности. 
Плюс ко всему, робототехнические решения становятся все 
более востребованными и распространенными, а области 
их применения расширяются. Уже сейчас можно выделить 
следующие категории роботов: промышленные (роботизированные станки), военные (беспилотники, радиоуправляемые боевые машины, саперы), бытовые (капсульные кофемашины, «умные» пылесосы), медицинские, транспортные 
(автономные роботы на складе Amazon), морские, сервисные (беспилотные морские суда, помощники в аэропортах), 
экзоскелеты (расширение возможностей человеческого 
тела, восстановление утраченных функций опорно-двигательного аппарата), человекоподобные (Asimo компании 
Honda), шагающие, космические (луноходы, марсоходы, 
зонды).
Все достижения современного цифрового века связаны:
 с высокой автоматизацией промышленного производства;

1.1.  Роботы в нашей жизни 
5

 доступностью сетевых сервисов, информационных 
продуктов;
 расширением взаимосвязи между технологическими 
отраслями за счет использования телекоммуникационных решений; 
 появлением «умных» домов, машин, офисных пространств и пр.;
 значительным 
уменьшением 
размеров 
цифровых 
устройств при увеличении их возможностей.
Современный школьник воспринимает изменения как 
обыденные явления, это его обычный мир, он легко в нем 
ориентируется, принимает новые форматы взаимодействия 
естественно. Появился новый тип обучающихся — социально вовлеченных, мотивированных и целеустремленных. 
Этот факт системе образования надо использовать для всеобщей пользы. Предложить детям новый тип взаимоотношений в процессе обучения: сотрудничество, неформальное 
взаимодействие и исследовательские проекты. В результате 
получаемый опыт исследователя является самым ценным 
личным достижением каждого ребенка! Каждый ребенок 
имеет право на успех!   1   
Когда учителю самому интересно узнавать новое — ре-
бенку тоже будет интересно взаимодействовать с учителем. 
Не стоит бояться, что не хватит знаний, «нельзя объять необъятное», но попробовать-то можно! Погружение в робото
1 AVR — семейство восьмибитных микроконтроллеров фирмы Atmel.

Рис. 1. Микроконтроллер семейства AVR1

Глава 1.  Роботы и образовательная робототехника

техническую тему — сильная мотивация для всех. Для 
этого годится все динамичное: видеоклипы, презентации, 
дополненная реальность, репортажи с конкурсов, интервью 
детей. В новой информационной образовательной среде меняется все: содержание образования, способ его получения 
и результат.
Что такое «робот»? Робот — это независимое техническое 
устройство, выполняющее какие-либо операции с объектами реального мира без непосредственного управления человеком.
Рассмотрим различные категории роботов.
1) Промышленные — это роботы, выполняющие рутинную или тяжелую работу за людей на производстве. Сегодня трудно представить автомобильный завод или пищевую 
фабрику без автоматизированных и робототехнических 
устройств.

Рис. 2. Роботы на фабрике напитков

2) Военные — роботы, выполняющие боевые задачи разведки, разминирования, ликвидации противника, доставки 
грузов.

1.1.  Роботы в нашей жизни 
7

Рис. 3. Мобильный робототехнический комплекс (МРК) Ижевского 
радиозавода

3) Бытовые — роботы, доступные каждому и продающиеся в ближайшем магазине электроники: робот-пылесос, 
мойщик окон, капсульная кофемашина и др.

Рис. 4. Робот-мойщик

Глава 1.  Роботы и образовательная робототехника

4) Медицинские — роботы, используемые при проведении хирургических операций, реабилитации, диагностики 
заболеваний.

Рис. 5. Робот-хирург в работе

5) Транспортные — роботы, обеспечивающие перемещение человека и / или грузов в автоматическом режиме.

Рис. 6. Роботы-погрузчики на складе

1.1.  Роботы в нашей жизни 
9

7) Экзоскелеты — важное технологическое достижение 
отрасли роботостроения, призванное расширить имеющиеся 
возможности человеческого тела и восполнить утраченные.

6) Сервисные — роботы, призванные помогать 
человеку во многих ситуациях: бытовых, в путешествиях, ресторанах, залах 
регистрации и пр. Обычно 
они мобильны, оснащены 
технологией обратной связи, распознавания речи, что 
делает их похожими на человека.

Рис. 7. Робот «Леночка» в московском аэропорту Внуково

Рис. 8. Экзоскелет восполняет 
утраченные функции нижних 
конечностей

Глава 1.  Роботы и образовательная робототехника

Это далеко не полный список классов роботов, но уже  
и он дает понять — роботы в нашей повседневной жизни 
есть, а их роль и присутствие будут увеличиваться с течением времени.

1.2.  Робототехника — новые горизонты

От самих роботов перейдем к решению задач их создания, 
т. е. к робототехнике. Стоит отметить, большинство людей 
даже не подозревают, что в их собственной квартире или 
доме есть роботы (или автоматы2), которыми они пользуются изо дня в день, выбирая приготовление капучино в кофемашине или «разморозку» в микроволновой печи.
Кроме того, в магазинах мы можем увидеть модные гаджеты, которые продаются за немалые деньги. Оказывается, 
имея под рукой микроконтроллер (цена которого, кстати 
говоря, зачастую достаточно мала), инструменты и немного 
фантазии, даже ребенок способен собрать абсолютно любой 
гаджет, какой ему только захочется! Например, секретный 
замок на двери, открывающийся по определенному стуку; 
ошейник для собаки или кошки со встроенным GPS, передающий местонахождение любимого питомца прямо на 
смартфон; или собственный квадрокоптер3, оснащенный 
камерой, позволяющей запечатлеть самые красивые ракурсы в самых живописных местах планеты.
Знания робототехники открывают перед сегодняшними 
школьниками новые профессии техносферы. Большинство 
профессий связаны с влиянием информационных технологий на все сферы деятельности человека. Одно из популярных направлений ИТ-сферы — это роботизированные 
технологические комплексы. Чем раньше школьник познакомится и погрузится в новую деятельность, тем легче ему 
будет профессионально сориентироваться. 
С чего и когда можно начать изучать робототехнику?

2 Автомат — робот, действующий по жестко заданной программе и имеющий возможность задания параметров работы без возможности изменения самой программы.

3 Квадрокоптер — летательный аппарат, оснащенный четырьмя несущими винтами, контролируемый с помощью пульта дистанционного 
управления.

1.3.  Образовательная робототехника 
11

1.3.  Образовательная робототехника

Это качественно новая область робототехники, позволяющая приступить к роботостроению «с нуля» и получить первые результаты очень быстро, что является первостепенно 
важным для ребенка.
В этом разделе мы ответим на вопрос «Что такое образовательная робототехника?».
Действительно, робототехнику в школе можно разделить 
на три вида:
 Образовательная.
 Спортивная (соревновательная).
 Творческая.
Самой развитой в нашей стране сегодня остается спортивная робототехника. Она решает олимпиадные задачи. 
Например, классическая свободная категория всероссийского этапа WRO4 включает в себя троеборье:
 Лабиринт — прохождение автономным роботом произвольного лабиринта.
 Манипулятор — сборка робота-манипулятора, способного переставлять и сортировать объекты.
 Траектория — езда мобильного робота по заданной траектории.
Помимо того, что робот должен решить поставленную задачу, ему необходимо завершить все операции за кратчайшее время.
Спортивная робототехника получила широкое развитие из-за понятного формата олимпиады и необходимости 
демонстрации своих достижений теми учениками, которые 
увлеклись робототехникой в школьных кружках или домах 
технического творчества.
Однако всем известно, что дети, участвующие в олимпиаде, — это далеко не все дети. А речь идет все же о том, чтобы 
все обучающиеся могли заниматься робототехникой и применять ее в своей повседневной жизни.

4 WRO (от англ. World Robot Olympiad) — Международная олимпиада 
роботов.