Инновационно-технические аспекты технологий конструирования и технического творчества детей

1. Инновационно-технические аспекты технологий конструирования и технического творчества детей Cалмина М.А.Субботин Р.С.

2. Лаборатории научно-технического творчества молодежи Лаборатории НТТМ - инновационный проект развития столичного образования по внедрению современных научно-практических технологий в учебных процесс. Инновационную направленность лабораторий обеспечивает использование современных технологий, соединение проектной и практико-ориентированной деятельности с нацеленностью на результат. При создании лабораторий реализован принцип от идеи к воплощению. Модель организации НТТМ, разработанная ИАЦ департамента образования Москвы, получила высокую оценку президента РФ Д.А.Медведева.

3. Лаборатории научно-технического творчества молодежи Разработанные Центром типовые модели современных лабораторий НТТМ: • Организуют научно-техническую, инженерно-конструкторскую и изобретательскую деятельность • Обеспечивают полный жизненный цикл научно-технического творчества «от идеи до воплощения» • Осуществляют дифференцированный подход к учащимся различных возрастных групп и уровней подготовки • Занимаются профессиональной ориентацией • Предоставляют современное высокотехнологичное оборудование по различным отраслям

4. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» • Идея проекта состоит в комплексной структурной и содержательной интеграции учебных дисциплин для решения конкретной практической задачи - создания робота. Инновационную направленность лаборатории обеспечивает соединение проектной и практико-ориентированной деятельности учащихся с нацеленностью на результат и использование современных технологий. • Профессиональная ориентация молодежи • Внедрение современных технологий в образование • Подготовка высококвалифицированных кадров Модель лаборатории «Робототехника» была отмечена специальными дипломами на выставках «Инновационный конвент – 2008» и «Образование без границ - 2009»

5. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Концепция лаборатории робототехники

6. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Концепция лаборатории робототехники

7. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Концепция лаборатории робототехники

8. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Концепция лаборатории робототехники

9. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» В лаборатории проходят обучение учащиеся старших классов средней школы, студенты технических колледжей и ВУЗов. • Задачи лаборатории •  Профессиональная ориентациямолодежи •  Внедрение современных технологийв НТТМ •  Подготовкавысококвалифицированных кадровдля НТТМ

10. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Лаборатория предоставляет школьникам и студентам возможность развития способностей к научно-техническому творчеству, формирования навыков работы в команде. В ходе занятий ребята проходят все этапы создания робототехнических изделий от замысла (разработки концепции) до участия в соревнования и/или практического внедрения.

11. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Инновационные технологии, составляющие основу лаборатории позволяют: • изучить основы роботостроения; • развить умение ставить задачу и видеть пути её решения; • создавать и реализовывать проект; • получить практические навыки программирования верхнего и нижнего уровней; • проводить монтажные работы, наладку узлов и механизмов; • участвовать в соревнованиях и выполнении промышленных заказов.

12. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Подготовка команд к участию в соревнованиях Eurobot в лаборатории «Робототехника»

13. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Подготовка команд к участию в соревнованиях Eurobot в лаборатории «Робототехника»

14. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т • ЕВРОБОТ – это: • Уникальный международный инновационный образовательный проект • Подготовка квалифицированных специалистов для высокотехнологичных отраслей экономики • Современная высокоинтеллектуальная образовательная среда • Возможность поиска и отработки инновационных решений • Современная форма профориентации молодежи

15. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т • ЕВРОБОТ – это: • Обучение участников проекта по специальностям: робототехника, программирование, электроника, мехатроника • Формирование творческих коллективов – команд • Получение командами официальных заданий • Национальные отборочныесоревнования команд • Открытое мировое первенство

16. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Италия-2006 (Сицилия, Катания)

17. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Италия-2006 (Сицилия, Катания)

18. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Италия-2006 (Сицилия, Катания)

19. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Франция-2007 (Ферте-Бернар)

20. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Соревнования "Северная Звезда"- 2008 в России

21. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Соревнования "Северная Звезда"- 2008 в России

22. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Российский этап международного молодежного робототехническоготурнира ЕВРОБОТ, Москва – 2009

23. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Российский этап международного молодежного робототехническоготурнира ЕВРОБОТ, Москва – 2009

24. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Международный молодежный робототехнический турнир ЕВРОБОТ, финал, Франция – 2009

25. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Прикладной чемпионат молодых разработчиков EUROBOT – это хорошо отработанная международная образовательная программа, направленная на поиск, подготовку и поддержку новых высококвалифицированных кадров. Регламент EUROBOT меняется каждый год, и каждое очередное соревнование рождает новые идеи и свежие решения. В 2006 году был создан Российский Национальный Организационный Комитет EUROBOT в России, а в 2007 году при методической поддержке МГТУ имени Н.Э. Баумана и МГУ имени М.В. Ломоносова в МГТУ имени Н.Э. Баумана впервые прошел Российский этап соревнований EUROBOT .

26. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т Соревнования ЕВРОБОТ традиционно проходят в МГТУ им. Н.Э. Баумана 2007 год:3 команды автономных роботов, 6 юниорских команд 2008 год: 4 команды автономных роботов, 8 юниорских команд 2009 год: 5 команд автономных роботов, 4 команды управляемых роботов, 9 юниорских команд 2010 год: Планируется: 7 команд автономных и 20 команд юниорских, привлечение команд из регионов 2011 год: Планируется: 12 команд автономных и 24 команды юниорских, организация Всероссийских соревнований, проведение Европейского финала

27. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Молодежные международные робототехнические соревнования Е В Р О Б О Т • Задачи создания интеллектуальных роботов: • аппаратура – сенсорика – логика –поведение – программное обеспечение – интеллектуальное функционирование электроники • инжиниринг – теория управления – классическая механика – физические теории – современная информатика и программирование • анализ процессов и устройств систем живой природы; кибернетика – наука об управлении в живой природе и в искусственных системах.

28. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов СЛЕДОВАНИЕ ПО ЛИНИИ За наиболее короткое время робот, следуя черной линии, должен добраться от места старта до места финиша. На прохождение дистанции дается максимум 3 минуты. Если робот потеряет линию более чем на 10 секунд и/или срежет траекторию движения, он будет дисквалифицирован. (Срезанием считается пропуск линии длиной более чем три длины корпуса робота.) Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов.

29. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов СЛАЛОМ ПО ЛИНИИ За наиболее короткое время робот должен пройти трассу, обозначенную черной линией, от места старта до места финиша, обходя препятствия-кегли, расположенные на линии. Первое препятствие-кеглю робот должен обойти с левой стороны и далее обходить кегли попеременно с правой и с левой сторон (принцип классического слалома). На прохождение дистанции дается максимум3 минуты. В конце дистанции на трассе могут быть установлены ворота, через которые роботу необходимо пройти. За столкновение с кеглями или "срезание" маршрута роботу начисляются штрафные очки. Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов.

30. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов "КЕГЕЛЬРИНГ" За наиболее короткое время робот, не выходя более чем на 5 секунд за пределы круга, очерчивающего ринг, должен вытолкнуть расположенные в нем кегли. На очистку ринга от кеглей дается максимум 2 минуты. Если робот полностью выйдет за линию круга более чем на 5 секунд, попытка не засчитывается. Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов, кеглей или ринга.

31. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов "КЕГЕЛЬРИНГ-КВАДРО" Перед началом состязания на ринге расставляют 8 кеглей. Робот ставится в центр ринга. После чего с ринга методом жеребьевки убирают 4 кегли. За наиболее короткое время робот, не выходя за пределы круга, очерчивающего ринг, должен вытолкнуть 4 кегли, оставшиеся на ринге. На очистку ринга от кеглей дается максимум 2 минуты. Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов, кеглей или ринга.

32. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов "МИНИ-СУМО" Состязание проходит между двумя роботами (командами). Цель состязания - вытолкнуть робота-противника за пределы ринга. Поверхность ринга черная. По периметру ринга проходит белая ограничительная линия. Размеры роботов не должны превышать 10 см по длине и ширине. Высота роботов не ограничивается. Вес роботов не должен превышать 500 гр. Стандартный поединок состоит из трех раундов и проводится до 2-х побед одного из роботов. Роботы должны быть включены или инициализированы вручную в начале раунда по команде судьи, после чего они должны оставаться неподвижным в течение 5 секунд. Робот считается покинувшим ринг, если какая-либо часть робота коснулась поля за пределами ринга (внешняя вертикальная стенка ринга считается "за пределами").

33. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов "ТЕННИС" Поединок проходит между двумя роботами.Цель поединка - перекатить мячи, расположенные на игровом поле, на сторонупротивника. Судьи принимают решение о победе робота той или иной команды по количеству мячей, оказавшихся на стороне противника. Поединок проводится до двух побед в сетах. Общая продолжительность сета не должна превышать 90 секунд, за исключением специального решения главного судьи. Во время поединка роботы не должны пересекать линию, отделяющую поле противника от нейтральной зоны (робот вправе пересекать только линию, отделяющую от нейтральной зоны его собственное поле).

34. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов • "ЛЕСТНИЦА" • Робот должен подняться по специальной лестнице. • Время движения измеряется с момента пересечения передней частью робота линии на первой ступеньке до остановки робота на черной линии последней ступеньки. • Робот должен оставаться на последней ступеньке минимум 5 секунд, при этом все его части должны полностью располагаться на ступеньке. • Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов. • Максимальное время проведения соревнования - 3 минуты.

35. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Соревнования мобильных минироботов "КАНАТ" Робот должен самостоятельно подъехать к вертикально висящему канату и подняться по нему на высоту 1 метр за минимальное время. Время движения измеряется с момента старта робота до момента, когда нижняя часть робота достигла высоты 1 метр. Робот должен оставаться на высоте 1 метр минимум 3 секунды. Во время проведения состязания участники команд не должны касаться роботов. Максимальное время проведения соревнования - 3 минуты.

36. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» Сотрудниками разработаны семь вариантов (или уровней) «Лаборатории робототехники», маркируемых от Р-1 до Р-7. Лаборатория робототехники первого уровня (Р-1) рассчитана на учеников младших классов средней школы и начальной технической подготовки, тогда как такая лаборатория седьмого уровня (Р-7) предназначена для работы со студентами ВУЗов, имеющих серьезную научно-техническую базу знаний. Остальные варианты лаборатории разработаны к использованию промежуточными возрастными группами. При этом каждый из семи уровней включает в себя всеэлементы и составляющие части всехлабораторий более низких уровней. Таким образом, в данном проекте реализован принцип «матрешки» при построении непрерывного обучения в лабораториях робототехники. В состав «Лаборатории робототехники»входит целый ряд уникальных запатентованных решений и подходов в области научно-технического образования. Р-1 Р-2 Р-3 Р-4 Р-5 Р-6 Р-7

37. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Робототехника» • Состав лаборатории «Робототехника» • Различные виды роботизированных игрушек и промышленных изделий; • Полигоны для испытаний и отладки; • ПК с программным обеспечением; • Рабочие места, оборудованные паяльными стациями, измерительным и отладочным оборудованием; • Оборудование для изготовления деталей (3D принтер, мини-станки, ...)

38. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Электроника» Идея проекта состоит в комплексной структурной и содержательной интеграции учебных дисциплин для решения конкретной практической задачи - создания электронных устройств. Инновационную направленность лаборатории обеспечивает соединение проектной и практико-ориентированной деятельности учащихся с нацеленностью на результат и использование современных технологий. • Профессиональная ориентация молодежи • Внедрение современных технологий в образование • Подготовка высококвалифицированных кадров

39. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Электроника» Лабораторные работы первого уровня сложности Предлагаемые практические задания могут выполняться при изучении следующих тем и разделов: Механические колебания и волны. Звук Основы электроники. Интегральные микросхемы Цифровая техника. Логические схемы Электрические явления. Постоянный ток Электрический ток в различных средах. Полупроводниковые компоненты Электромагнитные явления Электростатика

40. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Электроника» Лабораторные работы второго уровня сложности К конструктору «Знаток» дополнительно прилагаются модуль Elvis II (National Instruments), ноутбук и соответствующее программное обеспечение LabVIEW, «Книга 3» с методическими указаниями по выполнению практических занятий. Модуль Elvis включает встроенные измерительные приборы, источники питания, генераторы сигналов. Для данной версии предусматривается возможность поставки модулей «пустышек», чтобы студенты смогли туда впаять другие электронные компоненты или компоненты с другими параметрами и проводить дополнительные испытания в рамках своих исследований и макетирования (конструирования) схем.

41. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Электроника» Лабораторные работы третьего уровня сложности Задачей курса является приобретение теоретических знаний и практических знаний по основам моделирования электронных схем.(Программные комплексы MultiSim, LabVIEW и аппаратное решение NI ELVIS в области электроники и электротехники.) • Моделирование электронных схем. • Анализ электронных схем во временной и частотной области, встроенные приборы и сохранение данных анализа. • Анализ электронных схем на постоянном токе. Вольтамперные характеристики двух и трех полюсников . • Экспериментальное исследование электронных схем. • Автоматизация эксперимента.

42. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Техническое моделирование и дизайн» Идея проекта состоит в комплексной структурной и содержательной интеграции учебных дисциплин для решения конкретной практической задачи - создания прототипов изделий или конкретных узлов. Инновационную направленность лаборатории обеспечивает соединение проектной и практико-ориентированной деятельности учащихся с нацеленностью на результат и использование современных технологий. • Профессиональная ориентация молодежи • Внедрение современных технологий в образование • Подготовка высококвалифицированных кадров

43. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Техническое моделирование и дизайн» Цель: формирование системы знаний, устойчивых навыков и умений в использовании компьютерных технологий (при проектировании узлов и механизмов), включая геометрическое моделирование, компьютерный анализ, разработку технической документации и создание презентационных материалов. В ходе занятий ребята проходят все этапы создания изделий от замысла (разработки концепции) до практического внедрения.

44. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Техническое моделирование и дизайн» Принцип построения моделей с использованием 3-D принтера 3) Готовая модель 2) Печать 1) Подготовка файла к печати

45. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Техническое моделирование и дизайн» Принцип построения моделей с использованием 3-D принтера

46. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Техническое моделирование и дизайн» Изготовление деталей с помощью станка лазерной резки и гравировки Фигурная резка древесных материалов. Раскрой материалов из доски, фанеры, древесно-стружечных плит толщиной до 40 мм осуществляется по сложному программируемому контуру при скорости реза до 3 м/мин. Резка неметаллов и труднообрабатываемых материалов : оргстекла толщиной до 50 мм, фторопласта до 30 мм, стеклотекстолита, гетинакса, полиэтилена, поливинилхлорида до 2 мм, асбоцемента, кожи, картона, керамики, ...

47. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Нанотехнологии» Идеи проекта: • Пропаганда и встраивание в учебный процесс научно-технических знаний по нанотематике • Ориентация на учащихся средних школ и студентов колледжейи центров ДО • Содействие скорейшему включению в учебные программы образовательных учреждений разделов, связанных с изучением наноматериалов и нанотехнологий • Акцент на практическую составляющую обучения. Разработка лабораторных работ в поддержку теоретического материала по нанотематике • Поиск доступных средств и методов изучения наноразмерных объектов • Профессионально просчитанная стоимость лаборатории трех уровней сложности

48. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Нанотехнологии» Первый уровень сложности От простого к сложному, от известного к неизвестному (Для учеников 7-9 классов средней школы) • Важность простейшего практического знакомства учащихся с наноразмерными объектами доступными средствами • Мотивация к дальнейшему серьезному изучению наноматериалов и нанотехнологий

49. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Нанотехнологии» Лабораторные работы первого уровня сложности • Наблюдение коллоидных растворов и аэрозолей в окружающем мире • С чем связаны особые свойства наночастиц? • Можно ли увидеть наночастицы без сложной и дорогостоящей техники? • Почему наночастицы могут самоорганизовываться?

50. Лаборатория научно-технического творчества молодежи «Нанотехнологии» Второй уровень сложности От наблюдений за объектом к научно-техническим методам его изучения (Для учеников 10-11 классов средней школы) • Развитие у студентов навыков научно-исследовательской работы на примере изучения наноразмерных объектов • Способствование профориентации выпускников школ