О преподавании роботики

Это не новость, что проникновение инфотехнологий в повседневную жизнь изменило стиль обучения и коммуникаций многих молодых людей. С большой вероятностью ученик уже сейчас получает важную часть информации об изучаемом предмете через различные коммуникационные каналы инфотехнологии. Перед решением какой-либо проблемы часто совершается быстрый поиск информации в интернете, с целью найти решения-образцы. В связи с тем, что ежедневное общение молодёжи происходит в интернете и находящихся там сетях, становится естественным то, что предлагаемая преподавателями учебная методика должна следовать общим трендам и находить путь к ученику через привычный для него канал общения - интернет. Конечно, использование интернета не исключает традиционные методы обучения, но одних их уже не достаточно.

Robootika ja mehhatroonika on tulevikku suunatud alad, mille õpetamisel tuleb samuti järgida tänapäeva trende ja uusi tehnoloogiaid. Samal ajal aga on see valdkond väga praktiline ja nõuab oskuste ning teadmiste omandamiseks praktilist katsetamist ja harjutamist. Kuigi on olemas ka virtuaalseid ülesandeid, ei asenda see praktilisi oma käega tehtud tegevusi. Järgnevalt püüame pakkuda ühe võimaliku praktilise juhendi, kuidas viia läbi ühte robootika ainet, kus on kasutusel erinevaid õpetamise vorme integreeriv lähenemine. Metoodika eeldab, et õpetajal on võimalus kasutada modulaarset praktilist robootika õppekomplekti - antud juhul Kodulaborit.

Mida pidada silmas õppeaine alustamisel….

1. Grupi suurus
   

Optimaalse õpilaste arvu laborikomplektiga tegutsemiseks määrab suuresti ära juba arvutikasutamise võimalus. See tähendab, et ühe arvuti taha mahub enamasti kuni 3 inimest nii, et veel kõik saavad toimuvast aktiivselt osa võtta. Suurema arvu juures ei näe osa õpilasi enam kirjutatavat koodi ja neil hakkab igav ning tunnitööga enam ei tegeleta.

1. Praktiline töö ja aruandlus
   

Praktiline töö on jagatud laboritöödeks, kus iga labori juures tuleb lahendada ülesanne programmiliselt ning tulemus vormistada aruandena. See võimaldab tööd õpilaste vahel jagada. Näiteks üks vastutab programmikoodi eest, teine aruande kirjutamise eest, kolmas riistvara ühendamise eest. Aruandes endas võib nõuda näiteks lisaks programmikoodile ka lahenduse kirjeldust tekstina, kasutatava algoritmi lahtiseletavat diagrammi, vastuseid käsitletud teema kohta käivatele küsimustele ja õpilaste nägemust labori plussidest ja miinustest. Viimane on hea võimalus uurida õpilastelt tagasisidet sellest, kas ülesanne oli liiga keeruline või lihtne, kui praktiline või huvitav ülesanne tundus, mida õpiti juurde jms.
Kindlasti tasub laborikomplekti käsitlev esimene programmeerimisülesanne koos läbi teha. Samaaegselt õpetajaga, kes selgitab toimingute tausta ja lahendab ülesannet ekraanil, teevad õpilased demonstreeritud ülesannet koos kaasa. Kogu protsess võiks olla kirja pandud etapiliselt, et mahajääjad või puudujad saavad juhendi järgi võimalusel ka ise tegutseda. Labori läbiviimise üks võimalik variant on järgnevalt toodud välja etappidena, mis võivad omakorda varieeruda vastavalt situatsioonile.

• Laboritöö tutvustus
  • Õpetaja selgitab kõigepealt uut laboritööd, võttes läbi kogu teoreetilise materjali, ning hiljem uuritakse koos läbi selgitav näide (programmi kood).
  • Õpetaja jaotab labori materjali etappideks, nii et iga etapp koosneb teooriast ja koodi kirjutamisest. Seega kirjutatav programmikoodi näide valmib koos teooria selgitamisega.
• Iseseisev ülesannete lahendamine. See toimub laboritöö juhendi järgi, kus on kirjas ülesanne, nõuded ja aruandluse vorm. Õpilased teevad tööd iseseisvalt, võimalusel saavad õpetajalt abi küsida. Eesmärk on, et õpilased jõuaksid ise lahenduseni. Kui on võimalus anda õpilastele laborikomplekt koju kaasa, siis iseseisev töö ei pea toimuma kindla tunni ajal, vaid õpilased teevad tööd endale sobival ajal.
• Tööde esitamine. Õpilased koostavad tehtud tööst aruande, kus nad vastavad lisaks õpetaja poolt määratud kordamisküsimustele. Aruandlus koos kompileeritud lahendusega (hex failina) saadetakse õpetajale kindlaks ajaks elektrooniliselt.
• Kontroll
  • Õpetaja kontrollib, kas lahendus töötab ning paneb hinde saadetud töö ja aruandluse alusel.
  • Õpetaja kontrollib, kas lahendus töötab ning palub grupil tööd kaitsta suuliselt nii, et üks õpilane peab selgitama teatud osas aruandest, teine õpilane teist osa, jne.

1. Gruppide haldamine
   

Ülesannete lahendamisel võib alati tekkida grupp (grupid), kes on teistest aeglasem või alustasid hiljem. Sellisel juhul on tavaliselt probleemiks õpetaja tähelepanu koondumine mahajäänud grupi abistamisele ning teised peavad ootama ja igavlema, kuni mahajääja grupp on järele jõudnud. Analoogselt tekib probleem, kui klassis on üks grupp, kes jõuab töödega valmis teistest kiiremini. Mõlema probleemi lahendamiseks on võimalus kasutada kirjapandud ülesandeid või laborijuhendeid. Kuna kogu töö protsess ja nõutud osad on kirja pandud, siis saavad grupid töötada iseseisvalt ning õpetajal on võimalus abistada neid, kellel tekib probleeme edasijõudmisega. Lisaks on erineva raskusastmega ülesandeid, mida saab jagada vastavalt grupi võimekusele või boonusülesandena nendele, kes on normülesanded juba ära jõudnud lahendada.

1. Hindamine
   

Kui õpetaja peab oluliseks, et kõik oskaksid programmeerida ning saaksid programmikoodist aru, siis võib õpetaja nõuda, et õpilased vahetaksid teatud osaülesande järel kohad, nii et igaüks saaks proovida programmeerimist. Teine võimalus on ülesande hindamisel küsida programmikoodi lahenduse kohta selgitust ükskõik milliselt grupi liikmelt ning viimase vastus määrab kogu grupiliikmete hinde. See sunnib gruppi töötama ühtsena ning hoolitsema, et kõik grupi liikmed saaksid aru, kuidas lahenduse üksikasjad töötavad. Kui selline lähenemine tundub ebaõiglasena, võib iseseisva töö kaitsmise organiseerida nii, et grupp peab lahendama õpilaste arvuga võrdse arvu töid. Iga õpilane peab kaitsma ühe töö. Millise, selgub alles kaitsmise käigus.

1. Veaotsing
   

Tihtipeale võivad programmi koodi kompileerimisel või riistvara valesti käsitlemisel tekkida mingid tüüpvead. Nende sümptomid tasub kindlasti kirja panna koos lahendusega, kuna sama viga, millele lahenduse leidmine võttis tunde, võidakse õpilaste poolt korrata. Tüüpprobleemide lahendused saab koondada Kodulabori tugikeskkonna foorumisse.

1. Võistlus
   

Üks võimalus motivatsiooni tõstmiseks ja kogu õppeprotsessi huvitavamaks muutmiseks on tekitada võistlusmoment, kus õpilastel tuleb mingile probleemile leida lahendus, mida kursuse lõpus ühiselt testitakse. Lahenduse headus peab olema mõõdetav (aeg, kaugus vms.). Võib tekitada ka erinevaid hindamiskriteeriume: nn. väljanägemine, optimaalne lahendus, huvitavaim tehniline lahendus jms. Ülesannet annab kindlasti siduda ka reaalse elu probleemidega (nt patareide sorteerija). Samas on võimalus kasutada ka mobiilseid platvorme, et lahendada hobirobootika tüüpülesandeid nagu joonejälgimine, labürindi läbimine jms.

Далее приведено описание типичной лабораторной работы, которое может быть использовано в практической работе в качестве исходного задания.