Robotika, automatizace a elektronika

Výstup a cíl: Vývoj, výzkum, aplikace včetně ověření v praxi pro Základní školství v ČR s propojením na projekt Svět práce- plošná podpora průmyslu v ČR oblast strojírenství, elektroniky, řemeslné výroby, učňovského školství, středních škol, výchova  v oblasti technických předmětů a environmentální politiky ČR.

Oblast : vědní obor pedagogika se zaměřením na technickou výchovu v praxi

Ve spolupráci : Doc.Ing. Jiří Hrbáček PhD ( MU Brno, katedra technické výchovy), občanské sdružení Mšecko

Forma vývoje se skládá ze čtyř modulů

1.       Motivační kurzy

2.       Vzdělávací kurzy

3.       Průřezové kurzy

4.       Divadlo techniky

1.) Motivační kurzy - krátké workshopy, které slouží k motivaci a praktickému odzkoušení, konkrétního kurzu (elektronika hrou, automatizace a robotika).

2.) Vzdělávací kurzy - Kurz programování robotů - pod tímto názvem se skrývá ucelená série kurzů robotiky, automatizace a elektroniky. Kurz je koncipován tak, že je složen z celé řady praktických aplikací od nejjednodušších až po velké složité aplikace. Kurz neprobíhá na speciálních výukových obvodech, nýbrž na standardních procesorových i podpůrných obvodech, které se využívají v reálných systémech. Pochopí a naučí se jejich ovládání, jejich nasazení v reálných systémech. Naučí se metodice konstrukce a vývoje takovýchto systémů, jejich oživení, programování i diagnostice. Získají návyky, které vývojář potřebuje mít. Každý příklad je realizován od definice chování, jeho analýzy, oživení a otestovaní realizace hardwaru, návrh chování řídícího procesoru, vytvoření vývojového diagramu programu procesoru až po vlastní naprogramování procesoru a odzkoušení činnosti vytvořené aplikace.

Výuka programování nejdříve probíhá pomoci vývojových diagramů. To umožní žákům pochopit postup řízení systému procesorem systému. Později, až žáci dobře chápou filosofii a způsob řízení aplikace se přechází na programování v assembleru. Tento jazyk umožní, u systémů pracujících v reálném čase, mít plně pod kontrolou časovou osu práce se vstupy a výstupy a tak reagovat v mikrosekundách a vnější události. Žák se naučí ovládat různé systémy integrované v mikrokontrolérech maximální rychlostí jako například rychlé A/D a D/A převodníky, čítače, komparátory i obvody pro přenos dat jako jsou EUSART, I2C sběrnice, SPI, USB komunikace atd.

Podle našich výzkumů a zkušeností, ideální věk, kdy s dětmi začít pracovat je 3. až 4. třída základní školy. Jim je přizpůsobeno tempo a způsob výuky. Začínají-li žáci později, postupují podle stejných metodik, jen se přizpůsobuje jejich věku tempo výuky. Kurzy pro základní školu jsou rozděleny podle věku žáků 3. a 4. třída, 5., 6. třída, 7., 8. a 9. třída. První tři roky je programování realizováno pomocí vývojových diagramů, po té se přechází na assembler. První tři roky výuku zvládají lektoři z řad učitelů základní školy. Výuku v assembleru již musí zajišťovat lektor se znalostí elektroniky a programování se znalostmi na úrovni střední průmyslové školy příslušného oboru.

3.) Průřezové kurzy - Výuka na základní škole, kdy jsou jednotlivé příklady a řešení robotických, elektronických a automatizačních systémů voleny tak, aby se praktickým způsobem žáci seznamovali s různými technickými systémy, s kterými se setkávají v technických a přírodovědných předmětech. Naučí se například jak pracují semafory, jak řídí vlak releový systém, jak pracuje výtah, jak je regulována vodní, nebo větrná elektrárna, jak vzniká tsunami, jak funguje seriový a paralelní přenos dat drátový i bezdrátový. Zde žáci sami sytémy neprogramují. Mohou nastavovat jejich parametry. Systémy jsou propojeny s interaktivními animacemi a výujkovými oporami, ze kterých jsou řízeny. Interaktivní animace a opory vysvětlují teoreticky a na animacích chování systému, přičemž reálný systém (výše uvedený robotický systém) umožňuje vysvětlenou látku ukázat v reálném systému v reálném prostředí. Celý systém je optimalizován tak, že kreativní učitel může sám bez větších problémů vytvářet své vlastní aplikace a řešení. Je vám jakýmkoli způsobem blízká oblast naší práce? Nebo Vás zkrátka jen zajímá?