The mission of the course is to introduce students to the contemporary possibilities of robotic systems and kits intended for the educational process, both in pre-primary education (kindergarten), 1st and 2nd grade. Primary and secondary schools. The basic goal of the course is practical familiarization with school systems supporting the teaching of robotics - educational robotics. The teaching of the subject will focus on the development of programming techniques in the respective development environments intended for specific systems and the construction of own robotic models.
Last update: Tocháček Daniel, PhDr. (06.02.2025)
Posláním předmětu je přiblížit studentům soudobé možnosti robotických systémů a stavebnic určených do edukačního procesu, a to jak v preprimárním vzdělávání (MŠ), 1. a 2. st. ZŠ, tak i SŠ. Základním cílem předmětu je praktické seznámení se školními systémy podporujícími výuku robotizace - edukační robotiku, včetně souvisejících teoretických poznatků. Výuka předmětu se zaměří na rozvíjení programátorských technik v příslušných vývojových prostředích určených pro konkrétní systémy, stavbu vlastních robotických modelů a aplikace prvků informatického myšlení do praxe edukační robotiky.
Last update: Novák Jaroslav, Ing., Ph.D. (04.02.2025)
Descriptors - Czech
příprava na hodinu (za semestr): 9h
plnění úkolů (za semestr): 30h
samostudium a práce se stud. materiály (za semestr): 7h
plnění předmětu (seminární práce, příprava na zápočet): 20h
Last update: Novák Jaroslav, Ing., Ph.D. (04.02.2025)
Course completion requirements - Czech
Aktivní práce v seminářích (průběžné řešení úloh reflektujících probíraná témata se zaměřením na robotické systémy, resp. robotické programovatelné hračky)
Pro úspěšné absolvování kurzu je zapotřebí získat min. 75 % úspěšnosti v rámci Moodle kurzu. Pro získání zápočtu je stanoven 1 termín a vymezen 1 pokus (nedohodne-li se vyučující prokazatelně v konkrétním případě se studujícím jinak).
Last update: Tocháček Daniel, PhDr. (06.02.2025)
Literature - Czech
BAUM, D. Definitive Guide to LEGO MINDSTORMS. 2nd Edition. Berkeley : Apress, 2002.
BAUM, D. et al. Extreme Mindstorms: an Advanced Guide to Lego Mindstorms. Berkeley : APress, 2000.
ERWIN, B. Creative projects with LEGO Mindstorms. Boston : Addison-Wesley, 2001.
FERRARI, M. et al. Building Robots With Lego Mindstorms : The Ultimate Tool for Mindstorms Maniacs. Osborne : Syngress, 2001.
FERRARI, M. et al. LEGO Mindstorms Masterpieces: Building Advanced Robots. Osborne : Syngress, 2003.
HÄBERLE, H. a kol. Průmyslová elektronika a informační technologie. Praha : Sobotáles, 2003.
HILL, T. Production / Operations Management. Cambridge : McGraw-Hill, 1991.
SENN, J. A. Information Technology: Principles, Practices, and Opportunities. 3rd Edition. New Delhi, Prentice Hall, 2003.
WILCHER, D. LEGO Mindstorms Mechatronics : Using Systems and Controls to Build Sophisticed Robots. New York : McGraw-Hill/TAB Electronics, 2003.
Další zdroje, materiály a odkazy jsou dostupné v elektronické podpoře kurzu v prostředí Moodle. Dostupné na:
Last update: Tocháček Daniel, PhDr. (06.02.2025)
Syllabus - Czech
V rámci výuky předmětu budou řešeny zejména tyto tematické celky:
Vymezení edukační robotiky; Základní pojmy a obecné principy robotechniky; vztah robotiky a imformatického myšlení;
Vztahy mezi konstrukčním řešením robotů a jejich užitnými vlastnostmi;
Modelování činnosti robotů využitím (školních) robotických systémů;
Možnosti programování robotických systémů (např. BeeBot/BlueBot, Ozobot, inO-Bot, Edison, Lego WeDo, Lego Mindtorms, Micro:bit, Hummingbird, Merkur,…);
Možnosti edukační robotiky ve vzdělávacím procesu v MŠ, ZŠ a SŠ;
Možnosti rozšiřujících a doplňkových systémů/sad pro robotechniku (např. laboratorní experimenty);
Alternativní možnosti programování robotických systémů (např. Scratch; komunitní přístup - jazyky Java, C aj.).
Last update: Novák Jaroslav, Ing., Ph.D. (15.02.2024)
Learning resources - Czech
Pro podporu výuky bude využito VLE Moodle / Google Classroom (virtuální vzdělávací prostředí). Odkaz na kurz a klíč k zápisu budou sděleny na první výuce.
Last update: Novák Jaroslav, Ing., Ph.D. (05.02.2025)
Learning outcomes - Czech
Student:
uvede souvislosti užití robotických hraček s konceptem STEM/STEAM a vysvětlí technologické a základní edukační možnosti aplikace
vysvětlí a ukáže na příkladech možnosti ovládání vybraných robotických hraček - BeeBot/BlueBot, Ozobot aj.
uvede příklady užití tabletů a smartphonů a osoboních počítačů (iPadOS, iOS, OS Windows, Android) pro ovládání robotických hraček, ovládá vybrané robotické systémy online a vytvoří pro ovládání aplikační program
zná simulační aplikace a ovládá vybrané z nich
posoudí možnosti užití vstupních a výstupních členů k robotickým stavebnicím z pohledu fyzikálního a praktického užití, dále s ohledem na aplikace ve školním prostředí jak pro vzdělávací obor Informatika, tak pro rozvoj digitální kompetence
uvede příklady unplugged úloh pro propedeutiku ER
uvede příklad problémových úloh a badatelsky orientované výuky s využitím technologií edukační robotiky
Dále bude student schopen:
Definovat základní pojmy z oblasti robotiky, umělé inteligence a pedagogiky, které jsou relevantní pro využití robotů ve vzdělávání.
Klasifikovat různé typy edukčních robotů podle jejich funkčnosti, určení a způsobu použití ve výuce.
Vybrat vhodný typ edukčního robota pro konkrétní vzdělávací cíl a věkovou kategorii žáků.
Navrhnout jednoduché programy pro edukční roboty s využitím dostupných programovacích prostředí.
Implementovat navržené programy do edukčního robota a ověřit jejich funkčnost.
Vyhodnotit vzdělávací potenciál využití robotů ve výuce a identifikovat jejich výhody a omezení.
Vytvořit jednoduché výukové scénáře, ve kterých budou edukční roboti využíváni jako nástroj pro aktivní zapojení žáků do výuky.
Kriticky zhodnotit existující výzkumy a studie zaměřené na využití robotů ve vzdělávání.
Komunikovat o tématech souvisejících s edukční robotikou s odborníky z oblasti pedagogiky, informatiky a robotik
Praktické dovednosti:
Konstrukce: Sestavování složitějších modelů robotů s využitím různých senzorů a aktuátorů na platformách jako LEGO Mindstorms nebo Spike.
Programování: Psaní pokročilejších programů pro roboty, včetně využívání podmínek, smyček a funkcí v prostředí jako Scratch, Python nebo EV3.
Ladění: Odstraňování chyb v programech a optimalizace chování robotů
Integrace: Kombinaci různých stavebnic pro vytvoření komplexnějších systémů.
Kreativní aplikace:
Návrh: Vytváření vlastních projektů s využitím robotických stavebnic, např. autonomních vozidel, robotických rukou, line-followerů.
Řešení problémů: Aplikace znalostí z robotiky na řešení reálných problémů, např. navrhování robotů pro asistenci osobám se zdravotním postižením.
Týmová spolupráce: Práce ve skupinách na společných projektech.
Mezipředmětové vazby:
Matematika: Využití matematických konceptů při programování pohybů robotů, výpočtu trajektorií a analýze dat ze senzorů.
Fyzika: Aplikace fyzikálních zákonů při návrhu mechanismů a analýze pohybu robotů.
Informatika: Prohloubení znalostí algoritmů a datových struktur při programování robotů.
Teoretické znalosti:
Seznámení s etickými aspekty využití robotů ve vzdělávání.
Znalost aktuálních trendů ve vývoji edukčních robotů.
