Чему роботы из Lego смогут научить российских школьников Андрей Письменный

Чему роботы из Lego смогут научить российских школьников

Андрей Письменный

Опубликовано 18 февраля 2013

Вряд ли кому-то нужно объяснять, что такое конструктор Lego: для детей это один из главных предметов желания наряду с моделями машинок, куклами «Барби» и продуктами Apple. Впрочем, наборы Lego Mindstorms привлекают не только детей: в эти комплекты входят программируемый модуль, моторы и датчики, из которых можно в два счёта соорудить настоящего робота, а затем запрограммировать его. Чего только не мастерят из Mindstorms: от воплощения мультяшного робота Wall-E до трёхмерных сканеров и машин для разгадывания судоку. Неудивительно, что объявленное в 2013 году новое поколение Mindstorms, которое будет выпускаться под маркой EV3, вызвало широчайший интерес среди любителей домашних изобретений. Прошлая версия (NXT) появилась в 2006 году, и её электронная часть давно перестала выглядеть современной.

В Lego, однако, энтузиастов не считают своей основной аудиторией: в первую очередь продукты компании нацелены на детей — и не только на их развлечение, но и на обучение. Презентация Mindstorms EV3 в Москве была устроена именно подразделением Lego Education, поставляющим Lego в учебные заведения. Mindstorms будет продаваться школам, а школы, в свою очередь, будут учить детей делать из Lego роботов. И не только — конструкторы Mindstorms EV3 Education, как нам объяснили, можно использовать при изучении самых разных естественных наук.

Свою историю Mindstorms ведёт от «умного кирпичика», который создали в медиалаборатории Массачусетского технологического института в 1994 году. Первую коммерческую версию в Lego сделали в 1998 году. Она назвалась RCX (Robotic Command eXplorers), была основана на восьмибитном контроллере Renesas и имела 32 Кбайта оперативной памяти.

Современный Mindstorms куда интереснее. Программируемый блок из комплекта EV3 — это не контроллер, а полноценный компьютер с операционной системой Linux, работающей на процессоре ARM9. В систему входит 2 ГБ флэш-памяти, к тому же есть слот для карт SD. Другими словами, места для программного обеспечения робота — навалом, да и вычислительная мощность тоже подросла.

К слову о ПО: к наборам Mindstorms прилагается пакет визуальной разработки, в котором можно составлять программы для робота, просто перетягивая мышью инструкции и выставляя параметры. Но при желании можно использовать один из многих языков программирования, для которых разработаны официальные (или неофициальные) программные интерфейсы.

Собравшейся на презентации публике показали несколько примеров роботов, собранных из EV3: один из них — восхитительный механический слон, умеющий шагать и поднимать хобот, второй робот держится, стоя на двух колёсах, подобно самокату Segway, умеет ездить за разноцветными маркерами (благодаря камерам) и не наталкивается на препятствия (благодаря ультрафиолетовому датчику).

В инструкции к Mindstorms приведены схемы и других роботов, но интереснее всего, конечно, проектировать их самостоятельно. До пресс-конференции в том же зале проводилось соревнование среди старшеклассников, в школах которых уже используют Mindstorms прошлого поколения. Им дали задание: за час смастерить из EV3 простейшего робота, способного передвигаться вперёд. Единственное условие — не использовать колёса.

Несколько лучших ходунов потом запустили для демонстрации — в доказательство того, что часа более чем достаточно для создания и программирования простого робота. Это немаловажный момент: школьный урок ограничен сорока минутами, и в Lego хотели бы, чтобы дети уходили с первой же лабораторной работы с чувством того, что только что создали работающий механизм. Тогда к следующему уроку они придут уже с идеями о том, как улучшить конструкцию.

Показали и то, как программировать роботов при помощи прилагающейся к нему визуальной среды разработки. Простейшую конструкцию, состоящую из управляющего модуля, колёс и камеры, поставили на стол, подключили к компьютеру проводом (при желании можно использовать Bluetooth) и составили программу всего из трёх блоков: «старт», «вращение мотора» и «условие».

В качестве условия был выбран цвет поверхности, находящейся перед камерой. На старте это жёлтый (столешница), но если цвет вдруг изменится, робот сразу затормозит. Если запустить эту нехитрую программу, робот проезжает до края стола и останавливается. Интересно здесь не столько визуальное программирование (такие же блоки есть, к примеру, в языке Scratch), а возможность отлаживать программу сразу на роботе. Лучше того, информация с датчиков поступает непрерывно, и жёлтый цвет стола в примере был получен именно с камеры.

В рекламных материалах Lego большой акцент делается на том, что кроме непосредственно построения роботов датчики (особенно те, что поставляются в виде дополнительных комплектов «Технология и физика», «Восполняемые источники энергии» и т.п.) могут быть использованы и на других уроках. Это далеко не то же самое, что делать лабораторную работу с обычными инструментами: современные датчики снимают показания со скоростью до пяти измерений в секунду, и школьники могут видеть на экране компьютера красивый ровный график того или иного процесса. Это шанс воочию убедиться, как уравнения работают в реальной жизни, и в реальном времени наблюдать, как меняется результат от изменения параметров.

Кроме комплектов в Lego делают и электронные методические материалы и тетради. Исследование не будет научным, если не фиксировать его ход, и программа в этом поможет. Присутствовавшие на презентации учителя подтвердили: такой метод обучения отлично подходит для современных метадисциплинных занятий: можно одновременно изучать математику, физику и программирование.

Конструкторы бесспорно хороши, но могут ли наши школы себе их позволить? Мой вопрос о том, сколько, собственно, придётся заплатить за класс с роботами, почему-то прозвучал неудобным: представитель фирмы даже замешкался, решая, нужно ли отвечать. Но деваться некуда — без этой информации обсуждение лишено всякого смысла! Оказалось, школьный набор будет стоить 18 тысяч рублей, и одного хватит на двух-трёх учеников. То есть на класс нужно примерно десять наборов — 180 тысяч рублей. Позволить себе это смогут далеко не все школы — на те же деньги можно, к примеру, оборудовать компьютерный класс, отремонтировать один-два туалета или год платить зарплату учителю младших классов.

Если же хотя бы один компьютерный класс есть, туалеты сверкают, учителей хватает и зарплату они получают вовремя, то роботы могут быть куда предпочтительнее многих других способов потратить государственные или родительские деньги. Одна электронная доска с тачскрином (их предлагают разные поставщики, и в некоторых школах такие уже можно встретить) стоит примерно столько же, а проку в обучении от неё меньше. Даёшь детям роботов!

По ходу презентации EV3 в голове возникают две диаметрально противоположенные картины. Первая: каждый второй школьный класс снабжён компьютерами и «умными» наборами для проведения экспериментов; школьники одновременно изучают естественные науки, математику и алгоритмы, сохраняют результаты в «облако» и могут продолжить дома со своим конструктором. Словом, получают то образование, которое им пригодится в современном мире.

Вторая картина — печальная, но рисующаяся в голове с куда большим реализмом: школы тратят деньги на дорогостоящих роботов, а потом ставят их в шкаф на полочку и запрещают детям прикасаться к ним до тех пор, пока не понадобится провести показательный урок перед родителями, представителями администрации или журналистами.

По крайней мере, именно так обстояли дела, когда в школу ходили мы. Возможно, именно поэтому теперь не оставляет желание дождаться осени 2013 года, когда розничная версия EV3 начнёт продаваться в России, и купить её домой. В конце концов, на коробках написано «8+» и «10+», но насколько «плюс», тактично не сообщается. Наличие же детей подходящего возраста должно избавить от лишних сомнений. Не считая, конечно, тех, что связаны с финансами.

К оглавлению