Jak porozumět robotům? Začněte stavebnicí!
Zákeřní androidi usilující o zkázu lidstva, takoví bývají roboti jen ve sci-fi filmech. V reálu na sebe berou mírumilovnou podobu domácích spotřebičů, vysavačů nebo kávovarů, a pomáhají též v průmyslu a zdravotnictví. A rychle jich přibývá, proto se nimi budoucí generace potřebuje naučit zacházet – skvělou školní pomůckou jsou robotické výukové stavebnice.
Děti se učí prostřednictvím stavebnic chápat, jak roboti fungují, a programovat je, přičemž rozvíjejí svoje logické myšlení, představivost, kreativitu a schopnost řešit problémy. Kromě mozku zaměstnávají též prsty (nejen palec, který běžně používají při zacházení s mobilem nebo tabletem), zlepšují si tedy jemnou motoriku a celkovou manuální zručnost.
Robotické stavebnice jsou víc než jen hračky, a v případě výukových sad z jihokorejského Robotis to platí dvojnásob. Proč? Společnost Robotis vyrábí především servomotory pro „velké“ roboty a serva určená pro ty „malé“ se jim konstrukčně velmi podobají, stejně jako je podobný způsob programování. Jinými slovy, školáci se u stavebnic Robotis nejen baví, hrají si a zkoumají, ale hlavně se nenásilnou formou připravují na budoucí práci s opravdovými roboty. Pro úplnost dodejme, že pro vysokoškoláky už firma nevyrábí stavebnice, ale dodává jim robotické platformy, aby si na nich s pomocí dokoupených komponent mohli postavit vlastního robota.
Nejprve s návodem, pak z vlastní hlavy
Stavebnice se vyrábějí v několika stupních obtížnosti a jsou určené dětem od šesti let až po středoškolský věk. Pro ty nejmladší se hodí sety s roboty na baterie, kteří po zapnutí motorku předvedou jednoduchý úkon, nemají však žádnou inteligenci. Teprve sady pro starší děti obsahují chytrou programovací jednotku a tedy možnost postavit více modelů robotů podle přiloženého návodu. Součástí každé stavebnice je totiž obsáhlý manuál, popisující princip fungování každého robota a jeho praktické použití. Děti jistě zaujme fakt, že ke všem robotům je k dispozici rovněž 3D návod, který si lze stáhnout do telefonu, tabletu anebo do počítače. Každý model si pak žáci mohou na displeji otáčet v prostoru, zvětšovat nebo zmenšovat, aniž by museli listovat v papírové brožuře. A co se jim bude líbit ještě víc, celou řadu modelů lze ovládat přes mobil nebo tablet
Výhodou pokročilejších stavebnic jsou prakticky neomezené možnosti použití: až se mladí robotici nabaží všech nakonfigurovaných modelů, mohou zasednout k počítači, tabletu nebo telefonu a naprogramovat si robota podle svých představ.
Při práci se stavebnicemi přichází ke slovu také 3D tisk. Děti ve spolupráci s učitelem mají možnost vymyslet vlastního robota, pro jehož konstrukci použijí jak hotové komponenty ze stavebnice, tak ty, které jsou určené k vytištění na 3D tiskárně. Příkladem je stavebnice Robotis Engineering Kit, kde si lze z takových dílů postavit třeba funkčního robota tranformera.
Prohlédnout robotické stavebnice
Bez červené kostky se nevracej
Možností programování je víc a Robotis nabízí ke stažení všechny aplikace zdarma. Aplikace jsou v různých úrovních obtížnosti od těch pro děti na prvním stupni až po
„Úplně nejjednodušším způsobem programování je použití databáze základních příkazů, což jsou bloky, které děti skládají dohromady. Třeba u robota, který umí reagovat na tlesknutí, nastaví, že když se tleskne jednou, robot pojede dopředu, když dvakrát, bude couvat. A tyto podmínky pak uloží jako blok. Nemohou se v procesu ztratit ani udělat chybu, protože mají na výběr jen omezený počet takových bloků,“ vysvětluje Vlastimil Pospíšil ze společnosti Consulta, která stavebnice Robotisu dováží a nabízí je školám jako pomůcku pro výuku robotiky.
Od šesté a sedmé třídy se pak děti učí programovat v programovacím jazyce C, kdy už jde o klasické psaní programu na počítači. Ale protože mají opět k dispozici databázi jednotlivých příkazů, ani teď nemohou udělat chybu.
Naprogramovaný robot pak může plnit různá zadání. Tak třeba u jedné ze sad pro střední školy je k dispozici papírová hrací plocha, na níž je černou páskou vyznačená trasa. Úkolem je vytvořit navigaci, aby robot dojel z bodu A do bodu B. Existují tři úrovně řešení. První je, že děti dají robotovi přesné pokyny, jak má dojet do cíle: na první křižovatce pojede rovně, na druhé zabočí doleva, třetí projede opět rovně a na čtvrté zamíří doprava. Druhá úroveň je naprogramovat robota, aby si sám našel cestu do cíle, a v rámci třetí úrovně děti vloží na křižovatky předměty, aby robot nemohl projet, ale uměl se díky vestavěnému čidlu překážkám vyhnout. Další možnost je pověřit robota, aby našel barevnou kostku a přivezl ji do bodu A, odkud vyjel.
Co spojuje robotiku, akvárium a okupaci Koreje?
Ve škole je možné využít roboty v mnoha předmětech, stačí jen přibrat do hry vhodné čidlo. Ve fyzice poslouží třeba pro seznámení s fyzikálními zákony nebo ke zkoumání různých způsobů pohybu. Ale přijdou vhod třeba i v biologii: co takhle přenechat péči o rostliny strojům?
„S pomocí čidla pro sledování vlhkosti hlíny a motorku s malým čerpadlem mohou děti naprogramovat robota, který zaleje kytku vždy, když klesne vlhkost hlíny pod stanovenou úroveň. Podobně může zvlhčovat vatu, na níž žáci nechávají klíčit hrách nebo řeřichu,“ uvádí příklad Vlastimil Pospíšil.
Řekli byste, že historie a robotika nemohou mít styčné body? Při své nedávné návštěvě jihokorejské centrály Robotisu pan Pospíšil sledoval část Stem Cupu, soutěžní robotické klání, kdy mají dětští účastníci za úkol připravit si projekt, předvést ho a obhájit před odbornou porotou. Kromě různých technických vychytávek typu postele, která se sama složí, když na ní nikdo neleží, tu jeden dívčí tým představil historický projekt, jenž se týkal japonské okupace Koreje. Tehdy bylo mnoho korejských žen znásilněno a odvlečeno do Japonska. Na znamení toho, že korejská žena v té době neměla v porovnání s japonskou žádná práva, dívky vzaly dvě figuríny a umístili je vedle sebe – japonská žena přitom seděla podstatně výš než korejská. Soutěžící zároveň natočily a daly na You Tube video s informacemi o události, a s každým novým lajkem se pak korejská žena pomocí servomotoru zvedala výš a výš, až dosáhla úrovně Japonky.
Mimochodem, děvčata tvořila pětinu zúčastněných, takže i když k robotice mívají blíž kluci, obor nemusí být cizí ani děvčatům. Stačí jen vymyslet vhodné téma. Co třeba péče o rybičky?
„Jedním z přihlášených projektů, který mě ohromil – a to nejen proto, že ho vytvořily osmileté děti, bylo akvárium, ovládané přes telefon,“ pokračuje Vlastimil Pospíšil. „Žáci postavili a naprogramovali systém tak, aby sledoval množství vody, její teplotu, krmivo a osvětlení akvária, a pokud hodnoty klesly pod nastavenou úroveň, systém zjednal nápravu. To celé byli schopni sledovat na dálku přes mobilní telefon třeba ze školy“
Nutno dodat, že všechny „vynálezy“ vytvořily děti skutečně jen z výukových stavebnic Robotisu, maximálně jim škola dokoupila potřebná čidla.
Nebát se a vzdělávat se
Říkáte si, proč tak skvělé věci nemohou vznikat i v českých školách? Zatím to má jediný důvod – nedostatek pedagogů, kteří by chtěli a mohli robotiku učit. Většina z nich se toho bojí, protože se domnívá, že ve znalostech zaostává za svými žáky.
„Je pravda, že dnešní děti neohromíte interaktivní tabulí ani dotykovým displejem, protože jsou na technologie zvyklí a naučí se s nimi pracovat rychleji než my dospělí,“ poznamenává Vlastimil Pospíšil. „Ale zas bych je nepřeceňoval. Většina z nich jsou sice zruční uživatelé, ale nemají tušení, jak tyhle věci fungují. Tím bych rád učitele povzbudil, aby se robotiky nebáli.“
Učitel, který chce učit robotiku, musí být znalý věci a zručný, ale hlavně musí mít k oboru vztah, aby pro něj dokázal získat své žáky. A když ho práce se stavebnicemi zaujme, snáz se uvolní, bude kreativní a bude ho bavit vymýšlet s dětmi nové a nové projekty. Robotika neznamená jen stavět roboty, naprogramovat je a pak zase rozebrat. Je to i příležitost ke hře – děti mohou třeba uspořádat soutěž, kdo postaví nejrychlejšího robota na dvou nohách. Nebo pořádat robotí zápasy, kdy se v improvizované aréně budou přetlačovat dva šestinozí brouci-roboti, dokud jeden druhého nepřevalí na záda. A je na žácích, jak šikovně roboty postaví. Když jim ovšem budou stát za zády vzdělaní, sebevědomí a kreativní pedagogové, ke vzpouře robotů dojde leda v improvizované školné aréně nebo na filmovém plátně.
