CC BY
0УДК 004.9 Абдуллаев О.У., Остаева А.Б.
Абдуллаев О.У.
магистрант кафедры информатики Кызылординский университет им. Коркыт Ата (г. Кызылорда, Казахстан)
Остаева А.Б.
канд. педагог. наук, доцент кафедры информатики Кызылординский университет и. Коркыт Ата (г. Кызылорда, Казахстан)
МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАБОТЫ С УМНЫМ РОБОТОМ ДЛЯ СПРАВОЧНЫХ ЗАДАЧ В ШКОЛАХ КАЗАХСТАНА
Аннотация: в статье рассматривается разработка и внедрение методологии работы с умными роботами для выполнения справочных задач в школах Казахстана. Основной целью проекта является предоставление учащимся возможности глубже изучить основы робототехники и программирования с использованием настольного робота на базе ESP32 WROOM Dev Kit. Робот оснащен различными функциональными возможностями, включая распознавание речи, преобразование аудиосигналов в текст, генерацию ответов с использованием API OpenAI ChatGPT и отображение эмоций на OLED-экране. Применение робота в учебном процессе позволяет интегрировать знания из различных предметных областей, развивать навыки командной работы и проектной деятельности, а также улучшать коммуникативные навыки учащихся. В статье также подчеркиваются преимущества робота, такие как сокращение времени на поиск информации, доступ к проверенным учебным материалам, развитие самообучения и самодисциплины, что способствует более глубокому усвоению учебного материала и подготовке учащихся к успешной профессиональной деятельности.
Ключевые слова: умный робот, робототехника, образование, программирование, школьное обучение, самообучение, интерактивное обучение, Казахстан, интеграция технологий.
В настоящее время в школах Казахстана уделяется большое внимание внедрению инновационных технологий, которые способствуют развитию научно-технического творчества учащихся. Одним из таких проектов является разработка и внедрение методологии работы с умными роботами, предназначенными для выполнения справочных задач. В данном исследовании рассматривается создание небольшого настольного робота на базе ESP32 WROOM Dev Kit, способного понимать и отвечать на вопросы на казахском языке. Основной целью данного проекта является предоставление учащимся возможности более глубоко изучить основы робототехники и программирования.
Робот, разработанный в рамках данного проекта, обладает рядом функциональных возможностей, включая способность распознавать речь с использованием микрофонного усилителя MAX9814, преобразовывать аудиосигналы в текст с помощью серверной обработки, генерировать ответы с использованием API OpenAI ChatGPT и воспроизводить аудиоответы через встроенные динамики. Кроме того, робот оснащен OLED-экраном для отображения эмоций и сенсором GY-PAJ7620U2 для управления жестами, что делает его более интерактивным и привлекательным для учащихся.
Методология разработки данного робота включает несколько ключевых этапов. Первоначально проводится сбор и анализ требований к функциональности робота, что позволяет определить основные задачи и параметры системы. Далее осуществляется выбор аппаратной платформы и компонентов, включая микроконтроллер, сенсоры, исполнительные механизмы и средства коммуникации. Важным этапом является разработка программного обеспечения, которое обеспечивает взаимодействие всех компонентов системы и выполнение поставленных задач. Особое внимание уделяется вопросам безопасности и надежности работы робота, что включает тестирование и отладку всех его компонентов и программного обеспечения. В процессе разработки также учитываются аспекты эргономики и удобства использования, что особенно важно при работе с учащимися.
Рисунок 1. Фото робота AIdos.
Применение робота в образовательной среде имеет множество преимуществ. Во-первых, учащиеся получают возможность на практике изучить основы программирования и робототехники, что способствует развитию их аналитических и творческих способностей. Во-вторых, использование таких роботов в учебном процессе позволяет интегрировать знания из различных предметных областей, включая информатику, математику, физику и языки, что делает обучение более комплексным и междисциплинарным. Кроме того, проектирование и работа с роботами развивают у учащихся навыки командной работы и проектной деятельности, что является важным аспектом их профессиональной подготовки. Учащиеся учатся планировать и реализовывать проекты, решать возникающие проблемы и принимать коллективные решения, что способствует их личностному росту и профессиональному становлению.
Разработка умного робота для выполнения справочных задач в школах Казахстана имеет множество преимуществ, которые делают его неотъемлемой частью современного образовательного процесса. Во-первых, использование такого робота помогает значительно сократить время, затрачиваемое учениками на поиск информации. В традиционных условиях ученикам часто приходится отвлекаться на смартфоны или другие устройства для поиска ответов на свои вопросы. Это не только занимает время, но и может способствовать прокрастинации, когда учащиеся отвлекаются на социальные сети и другие развлекательные приложения. Робот же предоставляет мгновенные ответы,
позволяя ученикам сосредоточиться на учебном процессе и выполнять задания более эффективно.
Во-вторых, робот оснащен базой данных, включающей учебные материалы, одобренные Министерством образования Казахстана. Это означает, что учащиеся получают доступ к проверенной и актуальной информации, соответствующей государственным образовательным стандартам. Наличие такой базы данных гарантирует, что все ответы, предоставляемые роботом, соответствуют учебной программе и требованиям, предъявляемым к качеству образования. Таким образом, робот становится надежным источником информации, что особенно важно в условиях растущего объема информации в интернете, где не все источники являются достоверными.
Третье важное преимущество заключается в том, что робот способствует развитию у учеников навыков самообучения и самодисциплины. Возможность оперативно получить ответ на любой учебный вопрос стимулирует любопытство и стремление к знаниям. Ученики могут самостоятельно искать ответы на возникающие у них вопросы, не дожидаясь помощи от учителя или родителей. Это воспитывает в них самостоятельность и ответственность за свое обучение, что является важным качеством для успешного усвоения материала и дальнейшего профессионального развития.
Четвертое преимущество заключается в том, что робот может быть использован для выполнения различных видов учебной деятельности. Помимо предоставления справочной информации, он может быть программирован для проведения интерактивных уроков, тестирования знаний, помощи в выполнении домашних заданий и даже организации учебных игр. Это делает учебный процесс более разнообразным и интересным для учеников, повышая их мотивацию и вовлеченность в учебу.
Наконец, использование робота в учебном процессе способствует улучшению коммуникативных навыков учащихся. Робот может быть запрограммирован на взаимодействие с учениками на казахском языке, что помогает улучшить их языковые навыки и способствует сохранению и развитию
национальной культуры. Кроме того, работа с роботом учит детей эффективно коммуницировать и работать в команде, что является важным навыком в современном мире.
В заключение следует отметить, что разработка и внедрение умных роботов для выполнения справочных задач в школах Казахстана открывает новые перспективы для развития образовательного процесса и повышения качества обучения. Данный проект не только способствует развитию научно-технического творчества учащихся, но и позволяет интегрировать современные технологии в учебный процесс, делая его более интересным и актуальным. В перспективе планируется дальнейшее развитие и совершенствование данной методологии, а также расширение сферы применения роботов в различных областях образования и науки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Алдаркулов, А.А. Основы робототехники: учебное пособие. — Алматы: Казахский университет, 2019. — 256 с;
2. Байгожина, Г.Б. Применение робототехники в учебном процессе: теоретические и практические аспекты. — Нур-Султан: Издательство НАО "НИМ", 2020. — 320 с;
3. Есмагулов, Д.Е. Роботы в образовании: история и перспективы. — Алматы: Издательство Раритет, 2018. — 272 с;
4. Искаков, М.М. Интерактивные технологии в обучении: опыт и перспективы. — Шымкент: Издательство "Нурлы жол", 2021. — 290 с;
5. Казиев, Н.Н. Программирование для робототехники на Python. — Астана: Издательство КазГЮУ, 2019. — 310 с
Abdullaev O. U., Ostaeva A.B.
Abdullaev O.U.
Kyzylorda University named after Korkyt Ata (Kyzylorda, Kazakhstan)
Ostaeva A.B.
Kyzylorda University named after Korkyt Ata (Kyzylorda, Kazakhstan)
DESIGN METHODOLOGY AND WORK WITH A SMART ROBOT FOR REFERENCE TASKS IN SCHOOLS OF KAZAKHSTAN
Abstract: the article discusses the development and implementation of a methodology for working with smart robots to perform reference tasks in schools in Kazakhstan. The main goal of the project is to provide students with the opportunity to further learn the basics of robotics and programming using a desktop robot based on the ESP32 WROOM Dev Kit. The robot is equipped with various functionalities, including speech recognition, audio-to-text conversion, generating responses using the OpenAI ChatGPT API, and displaying emotions on an OLED screen. The use of a robot in the educational process allows you to integrate knowledge from various subject areas, develop teamwork and project skills, and improve students' communication skills. The article also highlights the advantages of the robot, such as reducing time for searching for information, access to proven educational materials, developing self-learning and self-discipline, which contributes to a deeper assimilation of educational material and preparing students for successful professional activities.
Keywords: smart robot, robotics, ESP32 WROOM Dev Kit, education, programming, school education, self-learning, interactive learning, Kazakhstan, technology integration.
