Помощь студентам в учебе
Анализ функциональности учебно-методических комплексов образовательной робототехники и формирование требований для модернизации программного обеспечения роботов AR-10*, MR-20*
|
Введение 3
Глава 1.Анализ существующих робототехнических учебно-методических
комплексов 5
1.1 DARwin-mini 5
1.2 RQ-HUNO 7
1.3 BIOLOID STEM 9
1.4 AR-10* и MR-20* 10
1.5 Анализ исследованных моделей роботов 13
Глава 2. Исследование программного обеспечения AR-Basic Studio 14
2.1 Установка AR-Basic Studio 14
2.2 Архитектура AR-Basic Studio 16
2.3 Интерфейс и основные функции AR-Basic Studio 20
2.4 Документация AR-Basic Studio 25
Глава 3. Постановка и решение задач средствами робототехнической системы
3.1 Постановка и решение задач средствами робототехнической
системы 27
3.2 Другие варианты задач 28
Глава 4. Формирование требований по модернизации программного обеспечения AR-Basic Studio 29
4.1 Бизнес требования 29
4.2 Образ решения 31
4.3 Масштабы и ограничения проекта 32
Заключение 33
Список использованной литературы 34
Приложение
Глава 1.Анализ существующих робототехнических учебно-методических
комплексов 5
1.1 DARwin-mini 5
1.2 RQ-HUNO 7
1.3 BIOLOID STEM 9
1.4 AR-10* и MR-20* 10
1.5 Анализ исследованных моделей роботов 13
Глава 2. Исследование программного обеспечения AR-Basic Studio 14
2.1 Установка AR-Basic Studio 14
2.2 Архитектура AR-Basic Studio 16
2.3 Интерфейс и основные функции AR-Basic Studio 20
2.4 Документация AR-Basic Studio 25
Глава 3. Постановка и решение задач средствами робототехнической системы
3.1 Постановка и решение задач средствами робототехнической
системы 27
3.2 Другие варианты задач 28
Глава 4. Формирование требований по модернизации программного обеспечения AR-Basic Studio 29
4.1 Бизнес требования 29
4.2 Образ решения 31
4.3 Масштабы и ограничения проекта 32
Заключение 33
Список использованной литературы 34
Приложение
В 2014 году прошёл «Форсайт компетенций 2030», на котором были определены профессии, которые появятся в ближайшем будущем, а также профессии, которые утратят свою актуальность[1]. Изучив атлас новых профессий, можно прийти к выводу, что в будущем наиболее актуальны специалисты технических и естественных наук[2]. Прогнозируется нехватка IT- специалистов. Также новые профессии в большинстве своём находятся на стыке высокотехнологичного производства и естественных наук. Именно поэтому сейчас становится всё более и более популярным такое направление в образовательном процессе как STEAM (S - science, T - technology, E - engineering, A-art, M - mathematics). STEAM-обучение подразумевает стирание границ между предметами как таковыми, что весьма логично: наука, математика, технология и техническое искусство на практике тесно связанны, и рассматривать их необходимо интегрировано. Также в рамках данного направления рассматривается привлечение детей к техническим дисциплинам ещё в младшей школе, создавая условия для развития интереса к естественнонаучным и техническим дисциплинам у учеников. Такое направление является основой подготовки специалистов в технической сфере. «Многие страны: Австралия, Великобритания, Корея, США, Сингапур - уже проводят государственные программы в области STAEM-образования. В нашей стране также понимают, что в будущем потребуется больше специалистов в области науки и техники, поэтому открываются Центры технической поддержки образования(ЦПТО), дающие возможность познакомиться с наукой, принять участие в научных исследованиях».
Главное в подготовке будущих специалистов - это получить их интерес, а не просто давать им скучные лекции под запись. Имея заинтересованных и мотивированных учеников сейчас, мы получим в будущем отличных специалистов. Одним из способов привлечения внимания молодёжи к обучению является роботы. Молодым умам будут весьма интересны роботы, а если использовать их в процессе обучения, то мы смело можем рассчитывать на их внимание. Например, в школе Гарлема США робот Nao французского происхождения помогает студентам развивать математические способности. Машина способна распознавать разные языки и воспроизводить речь. Сидя на письменном столе, Nao не решает задачи, а дает подсказки, которые помогают ученикам находить правильные решения [3]. В нашей стране роботов также уже используют в образовательных целях. Например, школам Астрахани были предоставлены 5 роботов теле-присутствия Webot, которые были разработаны в Сколково. «В задачу роботов теле присутствия входит помощь учащимся с ограниченными возможностями и школьникам, которые не могут посетить важный урок. Роботы позволяют детям виртуально присутствовать на занятиях. Ребенок может подключаться к роботу с компьютера из дома, слушать, что говорят учителя, выполнять задания, отвечать на вопросы, перемещаться по классу и даже «выходить» в коридор на переменах. Мобильный робот управляется через специальный сервис в интернете. На экране, которым оснащен Webot, видно лицо ученика, то есть, общение получается максимально приближенным к реальному» [4].
Как видно из примеров роботы могут вносить свой весомый вклад в обучение, поэтому была поставлена цель по модернизации программного обеспечения отечественных роботов модели AR-10* и MR-20* для использования их в образовательных учреждениях. Актуальность данной темы заключается в необходимости устранения нехватки технических специалистов. Конечной целью данной работы является формирование требований для дальнейшего улучшения программного обеспечения. Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать существующие учебно-методические комплексы образовательной робототехники
2. Выявить задачи, которые могут быть решены роботами в рамках образовательного процесса
3. Создать требования к модернизации программного обеспечения
Требования, полученные в ходе выполнения данной работы, положат начало разработке обновленной версии программного обеспечения роботов серии AR-10*, MR-20*, удобной для обучения и программирования школьникам. Это привлечет к роботам серии AR-10*, MR-20* программистов разного возраста, разной квалификации, как регионов РФ, так зарубежья, что обеспечит широкую известность и многообразие вариантов использования этих роботов. Это станет отправной точкой к развитию отечественных учебно-методических робототехнических комплексов в сфере образования
Главное в подготовке будущих специалистов - это получить их интерес, а не просто давать им скучные лекции под запись. Имея заинтересованных и мотивированных учеников сейчас, мы получим в будущем отличных специалистов. Одним из способов привлечения внимания молодёжи к обучению является роботы. Молодым умам будут весьма интересны роботы, а если использовать их в процессе обучения, то мы смело можем рассчитывать на их внимание. Например, в школе Гарлема США робот Nao французского происхождения помогает студентам развивать математические способности. Машина способна распознавать разные языки и воспроизводить речь. Сидя на письменном столе, Nao не решает задачи, а дает подсказки, которые помогают ученикам находить правильные решения [3]. В нашей стране роботов также уже используют в образовательных целях. Например, школам Астрахани были предоставлены 5 роботов теле-присутствия Webot, которые были разработаны в Сколково. «В задачу роботов теле присутствия входит помощь учащимся с ограниченными возможностями и школьникам, которые не могут посетить важный урок. Роботы позволяют детям виртуально присутствовать на занятиях. Ребенок может подключаться к роботу с компьютера из дома, слушать, что говорят учителя, выполнять задания, отвечать на вопросы, перемещаться по классу и даже «выходить» в коридор на переменах. Мобильный робот управляется через специальный сервис в интернете. На экране, которым оснащен Webot, видно лицо ученика, то есть, общение получается максимально приближенным к реальному» [4].
Как видно из примеров роботы могут вносить свой весомый вклад в обучение, поэтому была поставлена цель по модернизации программного обеспечения отечественных роботов модели AR-10* и MR-20* для использования их в образовательных учреждениях. Актуальность данной темы заключается в необходимости устранения нехватки технических специалистов. Конечной целью данной работы является формирование требований для дальнейшего улучшения программного обеспечения. Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать существующие учебно-методические комплексы образовательной робототехники
2. Выявить задачи, которые могут быть решены роботами в рамках образовательного процесса
3. Создать требования к модернизации программного обеспечения
Требования, полученные в ходе выполнения данной работы, положат начало разработке обновленной версии программного обеспечения роботов серии AR-10*, MR-20*, удобной для обучения и программирования школьникам. Это привлечет к роботам серии AR-10*, MR-20* программистов разного возраста, разной квалификации, как регионов РФ, так зарубежья, что обеспечит широкую известность и многообразие вариантов использования этих роботов. Это станет отправной точкой к развитию отечественных учебно-методических робототехнических комплексов в сфере образования
Об устранении прогнозируемой нехватки технических специалистов в будущем необходимо задуматься уже сейчас. Назначение целью работы формирования требований по модернизации программного обеспечения для отечественных роботов необходимо в качестве одного из шагов по решению возникшей проблемы. В рамках настоящей работы был проведён анализ существующих робототехнических учебно-методических комплексов представленных на отечественном рынке: DARwin-mini, RQ-HUNO, BIOLOID STEM Kit. По полученным данным была сформирована таблица сравнения продуктов. Из которой можно определить пути модернизации отечественной робототехнической системы. Также в данной работе были исследованы робототехнические системы AR-10* и MR-20* и их программное обеспечение - AR-Basic Studio. После анализа текущего программного обеспечение были сформированы списки необходимых изменений в среде разработке. Основным недостатком текущей версии программного обеспечения AR-Basic Studio является отсутствие поддержки современных языков программирования. Также имеется необходимость в изменении интерфейса программы: адаптация его к использованию в процессе школьного образования. Это потребует существенного упрощения доступа к различным функциям и более детально проработанной документации продукта. Необходима ликвидация отставания аппаратной части от продуктов, представленных на рынке.
На основании полученных данных были сформированы требования к модернизации отечественных учебно-методических комплексов. Был сформирован документ об образе и границах проекта (Vision and scope document), а также создан сценарий использования.
Ожидается, что полученные требования положат начало разработке обновленной версии программного обеспечения роботов серии AR-10*, MR- 20*, удобной для обучения и программирования школьникам. Что станет первым шагом к развитию отечественных робототехнических систем в сфере школьного образования. Развитие отечественной робототехники в данной сфере поможет развитию направления STEAM в России и привлечёт внимание детей школьного возраста к техническим дисциплинам.
На основании полученных данных были сформированы требования к модернизации отечественных учебно-методических комплексов. Был сформирован документ об образе и границах проекта (Vision and scope document), а также создан сценарий использования.
Ожидается, что полученные требования положат начало разработке обновленной версии программного обеспечения роботов серии AR-10*, MR- 20*, удобной для обучения и программирования школьникам. Что станет первым шагом к развитию отечественных робототехнических систем в сфере школьного образования. Развитие отечественной робототехники в данной сфере поможет развитию направления STEAM в России и привлечёт внимание детей школьного возраста к техническим дисциплинам.