Před rokem jsme v rámci projektu Moderní výuka s podporou ESF řešili otázku, jaký typ pomůcek pro realizaci projektu využít. Uvažovali jsme o univerzálních robotických sadách Lego Mindstorms a o robotických stavebnicích Merkur. Jaké pomůcky bychom volili pro školní robotiku s ročním odstupem?

Hlediska při volbě učebních pomůcek pro výuku s využitím robotiky

1. Dostupnost robotických pomůcek

Provedl jsem důkladný průzkum trhu a snažil jsem se zmapovat nabídku robotických pomůcek a jejich použití ve výuce na středních školách. Zjistil jsem, že je velký problém sehnat jiné pomůcky než robotické sady Lego nebo Merkur. Nabídka robotických pomůcek v ČR je velmi omezená a pomůcky jsou drahé. Přímý nákup pomůcek ze zahraničí je problematický a při využití dotací z ESF nemožný. Tato skutečnost bude jedním z důvodů, proč české školy zaostávají za okolními státy ve využití robotických pomůcek ve výuce odborných předmětů.

2. Typ školy a oboru

Hlavním cílem je připravit studenty na praxi, kdy dnes nestačí mít přehled a z nalosti v jednom technickém oboru. 

Robotika se zabývá programovým řízením mechanismů, strojů a přístrojů s využitím senzorických podnětů. Jedná se o obor využívající řadu základních oborů - informatiku, mechaniku, elektrotechniku a senzoriku (fyziku).

V zahraničí využívají univerzální robotické pomůcky typu Lego Mindstorms při výuce již na základních školách. Na středních školách mohou studenti v USA použít robotické sady typu TetrixRobotics nebo VEX Robotics. Oba systémy využívají pevný konstrukční systém s přesnými kovovými prvky. Oba tyto systémy bych doporučil pro výuku na střední škole s technickým zaměřením - strojírenství a automatizace.

 Pro školu se zaměřením na informatiku a programování se mi jeví jako vhodný systém Lego Mindstorms nebo systém Robotis Bioloid. Ceny stavebnic jsou srovnatelné a každý systém má své určité výhody.

Pro školu s elektrotechnickými obory bych doporučil výukové kity zaměřené na programování mikrokontrolérů - například Arduino Starter Kit nebo systém RoboRobo. Více se mi líbí systém systém Paralax, v tuzemsku jsem ale zatím nenašel prodejce.

3. Náklady na zajištění pomůcek

Během let 2013 a 2014 se postupně vyvíjela dostupnost robotických pomůcek a jsou nabízeny jejich novější verze. Každý si tedy musí vyhodnotit aktuální nabídky a vypočítat náklady na pořízení. Současné ceny obsahem srovnatelných sad Lego, Robotis a RoboRobo se pohybují v rozmezí 8 - 10 tisíc Kč.

4. Informace pro podporu výuky

Dosažitelnost a přehlednost informací pro využití robotických sad ve výuce je pro učitele i žáky velmi důležitým kriteriem pro volbu typu stavebnice. Při volbě robotické sady jsem pozorně sledoval i toto hledisko. Procházel jsem weby výrobců a distributorů, vyhledával informace o realizovaných školních projektech, procházel stránky zaměřené na robotiku ...

Při plánování projektové aktivity Robotika v rámci projektu Moderní výuka s podporou ESF bylo nutné zvažovat, jak učitele naučit pracovat s robotickými pomůckami, jak pomůcky začlenit do výuky a ve kterých odborných předmětech. Aby bylo možné realizovat kurz učitelů a vytvořit výukové pomůcky pro robotiku, bylo nutné shromáždit hned na počátku maximum informací pro tvorbu robotů a jejich programování.

Z tohoto pohledu jsem před rokem jednoznačně upřednostnil systém Lego Mindstorms.

Během realizace projektu navíc vznikl Robotický web, kde jsme s kolegy informace pro výuku robotiky shromáždili a přehledně prezentovali. To považuji za klíčové pro využití robotických pomůcek v dalších letech.

Zkušenosti s využitím Lego Minstorms

Při výuce programování s robotickým Legem jsem řešil řadu problémů. Výuka probíhala v klasické počítačové učebně ve skupinách nejčastěji po třech žácích. Počítačová učebna nebyla ideálním, ale ještě vyhovujícím prostorem. V další výuce chceme využít prostředí laboratoře automatizace a laboratoře IT, kde použijeme k programování robotů školní nebo studentské notebooky.

Při výuce je třeba počítat s určitou kázní a pořádkem. Je třeba provádět kompletní kontrolu při přidělování robotických sad skupinám a při jejich vracení. Průběžně je třeba při každém cvičení kontrolovat asi 10 - 12 nejdražších položek - řídící elektroniku, motory, senzory, kabely a kola. Po zpracování přehledných map součástek v pořadačích a kontrolních protokolů se mi podařilo ukončit 40 hodin výuky a 30 hodin robotického kroužku celkem beze ztrát.

Velice důležitým momentem byla identifikace aktivních prvků sady evidenčními čísly tak, aby se prvky nepomíchaly mezi skupinami a každá skupina si mohla kontrolovat vlastní prvky a zodpovídat za ně. K identifikaci prvků jsem použil permanentní fixy. Označení fixou vydrží stavbu 3 - 5 robotů a potom se čísla vlivem působení potu na prstech začínají smazávat. Obnovení čísel ale není složité ani časově náročné a učitel to zvládne u 5-ti sad přibližně za 1 - 2 hodiny.

U plastového konstrukčního systému Lego jsem se obával také opotřebení a rozvolnění plastových konstrukčních a spojovacích součástek. Po půlroční zkušenosti se mi systém Lego Mindstorms jeví jako odolný systém, který snese i hrubší zacházení. Je to také tím, že se motory a senzory připojují k řídící elektronice pomocí kvalitních kabelů s kvalitními konektory.

Josef Nymš