Tá go leor cúrsaí den scoth i saol an oideachais innealtóireachta, ach is minic a bhíonn locht tromchúiseach amháin ar an gcuraclam a tógadh timpeall orthu - easpa comhleanúnachais mhaith idir ábhair éagsúla. D’fhéadfadh duine agóid a dhéanamh: conas is féidir é seo a bheith?
Nuair a bhíonn clár oiliúna á chur le chéile, sonraítear réamhriachtanais agus ord soiléir ina gcaithfear staidéar a dhéanamh ar na disciplíní do gach cúrsa. Mar shampla, chun robot soghluaiste primitive a thógáil agus a ríomhchlárú, ní mór duit fios a bheith agat ar mheicnic beag chun a struchtúr fisiceach a chruthú; bunúsacha an leictreachais ag leibhéal dhlíthe Ohm/Kirchhoff, léiriú comharthaí digiteacha agus analógacha; oibríochtaí le veicteoirí agus maitrísí chun cur síos a dhéanamh ar chórais chomhordaithe agus ar ghluaiseachtaí an róbait sa spás; bunghnéithe an chláir ag leibhéal an chur i láthair sonraí, halgartaim shimplí agus struchtúir aistrithe rialaithe, etc. chun cur síos a dhéanamh ar iompar.
An bhfuil sé seo go léir clúdaithe i gcúrsaí ollscoile? Ar ndóigh tá. Mar sin féin, le dlíthe Ohm/Kirchhoff faigheann muid teirmidinimic agus teoiric pháirce; chomh maith le hoibríochtaí le maitrísí agus veicteoirí, tá duine chun déileáil le foirmeacha Jordan; i gcláir, déan staidéar ar polymorphism - topaicí nach bhfuil ag teastáil i gcónaí chun fadhb phraiticiúil shimplí a réiteach.
Tá oideachas ollscoile fairsing - téann an mac léinn ar aghaidh leathan agus is minic nach bhfeiceann sé brí agus tábhacht phraiticiúil an eolais a fhaigheann sé. Shocraigh muid paraidím an oideachais ollscoile i STEM a iompú (ó na focail Eolaíocht, Teicneolaíocht, Innealtóireacht, Mata) agus clár a chruthú atá bunaithe ar chomhleanúnachas an eolais, a cheadaíonn méadú ar iomláine sa todhchaí, is é sin, ciallaíonn máistreacht dhian ar na hábhair.
Is féidir ábhar nua a fhoghlaim a chur i gcomparáid le ceantar áitiúil a iniúchadh. Agus anseo tá dhá rogha: ceachtar acu tá léarscáil an-mhionsonraithe againn le méid ollmhór sonraí ar gá staidéar a dhéanamh orthu (agus tógann sé seo go leor ama) chun a thuiscint cá bhfuil na sainchomharthaí tíre agus conas a bhaineann siad lena chéile. ; nó is féidir leat plean primitive a úsáid, ar a gcuirtear in iúl ach na príomhphointí agus a seasaimh choibhneasta - is leor léarscáil den sórt sin chun tosú láithreach ag bogadh sa treo ceart, ag soiléiriú na sonraí mar a théann tú ar aghaidh.
Rinneamar tástáil ar an gcur chuige dianfhoghlama STEM ag scoil gheimhridh, a bhí againn in éineacht le mic léinn MIT le tacaíocht ó
Ábhar ullmhúcháin
Ba é an chéad chuid den chlár scoile ná seachtain de ranganna sna príomhréimsí, lena n-áirítear ailgéabar, ciorcaid leictreacha, ailtireacht ríomhaireachta, ríomhchlárú Python agus réamhrá ar ROS (Robot Operating System).
Níor roghnaíodh na treoracha trí sheans: ag comhlánú a chéile, bhí siad ceaptha chun cabhrú le mic léinn an nasc idir rudaí cosúil le difriúil a fheiceáil ar an gcéad amharc - matamaitic, leictreonaic agus ríomhchlárú.
Ar ndóigh, níorbh é an príomhsprioc ná mórán léachtaí a thabhairt, ach deis a thabhairt do na mic léinn an t-eolas nua-fhaighte a chur i bhfeidhm iad féin go praiticiúil.
I gcuid den ailgéabar, d’fhéadfadh na daltaí oibríochtaí maitrís a chleachtadh agus córais cothromóidí a réiteach, a bhí úsáideach le staidéar a dhéanamh ar chiorcaid leictreacha. Tar éis dóibh foghlaim faoi struchtúr trasraitheora agus na heilimintí loighciúla a tógadh ar a bhunús, d’fhéadfadh mic léinn a n-úsáid i ngléas próiseálaí a fheiceáil, agus tar éis dóibh bunghnéithe na teanga Python a fhoghlaim, clár a scríobh do róbat fíor ann.
Baile na Dúcaí
Ar cheann de spriocanna na scoile bhí obair le hionsamhlóirí a íoslaghdú nuair is féidir. Mar sin, ullmhaíodh sraith mhór ciorcaid leictreonacha, a raibh ar na mic léinn iad a chur le chéile ar chlár aráin ó fhíor-chomhpháirteanna agus iad a thástáil go praiticiúil, agus roghnaíodh Duckietown mar bhunáit na dtionscadal.
Is tionscadal foinse oscailte é Duckietown a bhaineann le róbait bheaga uathrialaitheacha ar a dtugtar Duckiebots agus na gréasáin bóithre a dtéann siad ag taisteal orthu. Is ardán rothaí é Duckiebot atá feistithe le micrea-ríomhaire Raspberry Pi agus ceamara amháin.
Bunaithe air, tá sraith tascanna féideartha ullmhaithe againn, mar shampla léarscáil bóthair a thógáil, rudaí a chuardach agus stopadh in aice leo, agus roinnt eile. D’fhéadfadh daltaí a bhfadhb féin a mholadh freisin agus ní hamháin clár a scríobh chun í a réiteach, ach freisin é a rith láithreach ar fhíorróbat.
Teagasc
Le linn na léachta, chuir múinteoirí an t-ábhar i láthair ag baint úsáide as cur i láthair réamhullmhaithe. Taifeadadh roinnt ranganna ar fhíseán ionas go bhféadfadh na scoláirí féachaint orthu sa bhaile. Le linn léachtaí, bhain mic léinn úsáid as ábhair ar a gcuid ríomhairí, chuir siad ceisteanna, agus réitigh siad fadhbanna le chéile agus go neamhspleách, uaireanta ag an gclár dubh. Bunaithe ar thorthaí na hoibre, ríomhadh rátáil gach scoláire ar leithligh in ábhair éagsúla.
Déanaimis machnamh níos mine ar stiúradh ranganna i ngach ábhar. Ailgéabar líneach a bhí sa chéad ábhar. Chaith mic léinn lá amháin ag déanamh staidéir ar veicteoirí agus maitrísí, córais cothromóidí líneacha, etc. Rinneadh tascanna praiticiúla a struchtúrú go hidirghníomhach: réitíodh na fadhbanna molta ina n-aonar, agus thug an múinteoir agus scoláirí eile tuairimí agus leideanna.
Is é an dara ábhar ná leictreachas agus ciorcaid shimplí. D'fhoghlaim na daltaí bunghnéithe an leictreadinimice: voltas, sruth, friotaíocht, dlí Ohm agus dlíthe Kirchhoff. Rinneadh tascanna praiticiúla go páirteach san insamhlóir nó críochnaíodh iad ar an gclár, ach caitheadh níos mó ama ag tógáil ciorcaid fhíora ar nós ciorcaid loighic, ciorcaid ascalacha, etc.
Is é an chéad ábhar eile Ailtireacht Ríomhaireachta - sa chiall, droichead a nascann fisic agus cláir. Rinne mic léinn staidéar ar an mbunús bunúsach, a bhfuil tábhacht níos mó teoiriciúil ná praiticiúil. Mar chleachtas, dhear mic léinn go neamhspleách ciorcaid uimhríochta agus loighice san insamhlóir agus fuair siad pointí le haghaidh tascanna críochnaithe.
Is é an ceathrú lá an chéad lá de chláir. Roghnaíodh Python 2 mar an teanga ríomhchlárúcháin toisc gurb é an teanga a úsáidtear i ríomhchlárú ROS é. Seo a leanas struchtúr an lae seo: chuir múinteoirí an t-ábhar i láthair, thug siad samplaí de réiteach fadhbanna, agus d’éist na scoláirí leo, ina suí ag a gcuid ríomhairí, agus rinne siad arís an méid a scríobh an múinteoir ar an gclár nó ar an sleamhnán. Ansin réitigh na scoláirí fadhbanna cosúla leo féin, agus rinne na múinteoirí measúnú ar na réitigh ina dhiaidh sin.
Bhí an cúigiú lá tiomnaithe do ROS: d'fhoghlaim na guys faoi ríomhchlárú robot. An lá scoile ar fad, shuigh mic léinn ag a gcuid ríomhairí, ag rith an chóid chláir ar labhair an múinteoir faoi. Bhí siad in ann aonaid bhunúsacha ROS a reáchtáil ina n-aonar agus tugadh isteach iad freisin do thionscadal Bhaile an Dúchrónaigh. Ag deireadh an lae seo, bhí na mic léinn réidh chun tús a chur leis an tionscadal mar chuid den scoil - fadhbanna praiticiúla a réiteach.
Cur síos ar thionscadail roghnaithe
Iarradh ar dhaltaí foirne de thriúr a chruthú agus topaic tionscadail a roghnú. Mar thoradh air sin, glacadh leis na tionscadail seo a leanas:
1. Calabrú dath. Caithfidh Duckiebot an ceamara a chalabrú nuair a athraíonn na coinníollacha soilsithe, agus mar sin tá tasc calabrú uathoibríoch ann. Is í an fhadhb atá ann go bhfuil raonta dath an-íogair don solas. Chuir na rannpháirtithe fóntais i bhfeidhm a thaispeánfadh na dathanna riachtanacha i bhfráma (dearg, bán agus buí) agus a thógfadh raonta do gach dath i bhformáid HSV.
2. Tacsaithe Lacha. Is é smaoineamh an tionscadail seo ná go bhféadfadh Duckiebot stopadh in aice le rud, é a phiocadh suas agus bealach áirithe a leanúint. Roghnaíodh lacha buí geal mar an réad.
3. Graf bóthair a thógáil. Tá tasc ann graf bóithre agus crosbhealaí a thógáil. Is é sprioc an tionscadail seo ná graf bóthair a thógáil gan sonraí comhshaoil a priori a sholáthar do Duckiebot, ag brath ar shonraí ceamara amháin.
4. Carr patróil. Ba iad na scoláirí féin a chum an tionscadal seo. Mhol siad Duckiebot amháin, “patról,” a mhúineadh chun ceann eile, “violator” a ruaigeadh. Chun na críche sin, baineadh úsáid as an meicníocht aitheantais sprice ag baint úsáide as an marcóir ArUco. Chomh luath agus a bhíonn an t-aitheantas críochnaithe, seoltar comhartha chuig an “ionróir” chun an obair a chríochnú.
Calabrú Dath
Ba é sprioc an tionscadail Calabrú Dathanna an raon dathanna marcála inaitheanta a choigeartú do choinníollacha soilsithe nua. Gan na coigeartuithe sin, tháinig an t-aitheantas do stadlínte, deighilteoirí lána agus teorainneacha bóithre mícheart. Mhol na rannpháirtithe réiteach bunaithe ar phatrúin datha marcála réamhphróiseála: dearg, buí agus bán.
Tá raon réamhshocraithe de luachanna HSV nó RGB ag gach ceann de na dathanna seo. Ag baint úsáide as an raon seo, faightear gach réimse den fhráma ina bhfuil dathanna oiriúnacha, agus roghnaítear an ceann is mó. Glactar leis an réimse seo mar an dath is gá a mheabhrú. Úsáidtear foirmlí staitistiúla mar an meán agus an diall caighdeánach a ríomh ansin chun an raon datha nua a mheas.
Taifeadtar an raon seo i gcomhaid chumraíochta ceamara Duckiebot agus is féidir é a úsáid níos déanaí. Cuireadh an cur chuige a thuairiscítear i bhfeidhm ar na trí dhath ar fad, agus ar deireadh foirmíodh raonta do gach ceann de na dathanna marcála.
Léirigh tástálacha aitheantas beagnach foirfe do línte marcála, ach amháin i gcásanna inar úsáideadh téip shnasta sna hábhair mharcála, rud a léiríonn foinsí solais chomh láidir sin go raibh cuma bán ar na marcálacha ó uillinn féachana an cheamara, beag beann ar a dath bunaidh.
Tacsaithe Lacha
Is éard a bhí i gceist leis an tionscadal Tacsaithe Duck ná algartam a thógáil chun paisinéir lachan a chuardach sa chathair, agus ansin é a iompar go dtí an pointe riachtanach. Roinn na rannpháirtithe an fhadhb seo ina dhá cheann: braite agus gluaiseacht feadh an ghraif.
Rinne na daltaí lachan a bhrath agus iad ag glacadh leis gurb ionann lacha agus limistéar ar bith sa fhráma ar féidir é a aithint mar bhuí, agus triantán dearg (gob) air. Chomh luath agus a aimsítear limistéar den sórt sin sa chéad fhráma eile, ba chóir don robot dul i ngleic leis agus ansin stad ar feadh cúpla soicind, ag insamhlú tuirlingthe paisinéara.
Ansin, tar éis graf bóthair an duckietown iomlán agus suíomh an bot a stóráil roimh ré, agus an ceann scríbe a fháil mar ionchur freisin, tógann na rannpháirtithe cosán ón bpointe imeachta go dtí an pointe teachta, ag baint úsáide as algartam Dijkstra chun cosáin a aimsiú sa ghraf. . Cuirtear an t-aschur i láthair mar thacar orduithe - casadh ag gach ceann de na crosbhealaí seo a leanas.
Graf Bóithre
Ba é sprioc an tionscadail seo ná graf a thógáil - gréasán bóithre i mBaile na Dúcaí. Is crosbhealaí iad nóid an ghraif mar thoradh air sin, agus is bóithre iad na stuanna. Chun seo a dhéanamh, caithfidh Duckiebot an chathair a iniúchadh agus a bhealach a anailísiú.
Le linn na hoibre ar an tionscadal, rinneadh smaoineamh ar ghraf ualaithe a chruthú, ach ansin é a chaitheamh i leataobh, ina ndéantar costas imeall a chinneadh ag an achar (am taistil) idir crosbhealaí. D'éirigh le cur i bhfeidhm an smaoineamh seo a bheith ró-dhian ar shaothar, agus ní raibh go leor ama ann dó laistigh den scoil.
Nuair a shroicheann Duckiebot an chéad áit eile, roghnaíonn sé an bóthar a théann amach as an gcrosbhealach nach bhfuil glactha aige go fóill. Nuair a bheidh na bóithre go léir ag gach crosbhealach caite, fanann an liosta a ghintear de na cónairí trasnaithe i gcuimhne an bot, a thiontaítear ina íomhá ag baint úsáide as leabharlann Graphviz.
Ní raibh an algartam a mhol na rannpháirtithe oiriúnach do Duckietown randamach, ach d'oibrigh sé go maith do bhaile beag de cheithre trasnaí a úsáidtear laistigh den scoil. Ba é an smaoineamh marcóir ArUco a chur le gach crosbhealach ina mbeadh aitheantóir trasnaithe chun an t-ord ina raibh na crosbhealaí á dtiomáint a rianú.
Taispeántar an léaráid den algartam a d'fhorbair na rannpháirtithe san fhigiúr.
Gluaisteán Patróil
Is é sprioc an tionscadail seo bot sáraitheach a chuardach, a shaothrú agus a choinneáil i gcathair Bhaile na Dúcaí. Caithfidh bot patróil bogadh ar feadh an fháinne sheachtraigh de bhóthar cathrach, ag lorg róta ionraidh aitheanta. Tar éis ionróir a bhrath, caithfidh an bot patróil an ionróir a leanúint agus iachall a chur air stopadh.
Cuireadh tús leis an obair nuair a lorgaíodh smaoineamh chun bot a bhrath i bhfráma agus ionróir a aithint ann. Mhol an fhoireann marcóir uathúil ar chúl a thabhairt do gach bot sa chathair - díreach mar a bhíonn uimhreacha clárúcháin stáit ag fíorcharranna. Roghnaíodh marcóirí ArUco chun na críche seo. Baineadh úsáid astu roimhe seo i duckietown mar go bhfuil siad éasca oibriú leo agus ligeann siad duit treoshuíomh an mharcóra sa spás agus an t-achar dó a chinneadh.
Ansin, bhí sé riachtanach a chinntiú gur bhog an bot patróil go docht sa chiorcal seachtrach gan stopadh ag crosbhealaí. De réir réamhshocraithe, bogann Duckiebot i lána agus stopann sé ag an líne stad. Ansin, le cabhair ó chomharthaí bóthair, socraíonn sé cumraíocht an trasnaithe agus déanann sé rogha maidir le treo pasáiste an chrosaire. I gcás gach ceann de na céimeanna a gcuirtear síos orthu, tá ceann de na stáit de mheaisín staide críochta an róbait freagrach. D'fhonn fáil réidh le stadanna ag an crosbhealach, d'athraigh an fhoireann an meaisín stáit ionas gur aistrigh an bot láithreach go dtí an staid tiomána díreach tríd an crosbhealach agus iad ag druidim leis an líne stad.
Ba é an chéad chéim eile ná an fhadhb a réiteach maidir leis an bot ionraidh a stopadh. Rinne an fhoireann an toimhde go bhféadfadh rochtain SSH a bheith ag an bot patróil ar gach ceann de na róbónna sa chathair, is é sin, roinnt faisnéise a bheith acu faoi na sonraí údaraithe agus cén ID atá ag gach bot. Mar sin, tar éis don ionróir a bhrath, thosaigh an bot patróil ag nascadh trí SSH leis an bot ionraidh agus dúnadh a chóras.
Tar éis a dhearbhú gur críochnaíodh an t-ordú múchta, stop an bot patróil freisin.
Is féidir algartam oibríochta róbait patróil a léiriú mar an léaráid seo a leanas:
Ag obair ar thionscadail
Eagraíodh an obair i bhformáid cosúil le Scrum: gach maidin phleanáil na scoláirí tascanna don lá reatha, agus sa tráthnóna thug siad tuairisc ar an obair a rinneadh.
Ar an gcéad lá agus ar an lá deiridh, d’ullmhaigh na scoláirí cur i láthair ag cur síos ar an tasc agus conas é a réiteach. Chun cabhrú le mic léinn a bpleananna roghnaithe a leanúint, bhí múinteoirí ón Rúis agus Meiriceá i gcónaí i láthair sna seomraí ina raibh obair ar thionscadail ar siúl, ag freagairt ceisteanna. Is i mBéarla a rinneadh an chumarsáid go príomha.
Torthaí agus a dtaispeántas
Mhair obair ar na tionscadail seachtain amháin, agus chuir na scoláirí a gcuid torthaí i láthair ina dhiaidh sin. D’ullmhaigh gach duine cur i láthair inar labhair siad faoi na rudaí a d’fhoghlaim siad sa scoil seo, cad iad na ceachtanna is tábhachtaí a d’fhoghlaim siad, cad a thaitin nó nár thaitin leo. Ina dhiaidh sin, chuir gach foireann a tionscadal i láthair. Chríochnaigh gach foireann a gcuid tascanna.
Chríochnaigh an fhoireann a chuir calabrú datha i bhfeidhm an tionscadal níos tapúla ná cinn eile, agus mar sin bhí am acu freisin doiciméadú a ullmhú dá gclár. Agus rinne an fhoireann a bhí ag obair ar an ngraf bóthair, fiú ar an lá deiridh roimh thaispeántas an tionscadail, iarracht a gcuid halgartaim a bheachtú agus a cheartú.
Conclúid
Tar éis dóibh an scoil a chríochnú, d’iarramar ar dhaltaí gníomhaíochtaí san am atá caite a mheas agus ceisteanna a fhreagairt faoi cé chomh maith agus a chomhlíon an scoil a n-ionchais, cad iad na scileanna a fuair siad, etc. Thug na scoláirí ar fad faoi deara gur fhoghlaim siad oibriú mar fhoireann, tascanna a dháileadh agus a gcuid ama a phleanáil.
Iarradh ar na scoláirí freisin cé chomh húsáideach agus a dheacracht a bhain na cúrsaí a rinne siad a rátáil. Agus anseo cuireadh dhá ghrúpa measúnaithe le chéile: i gcás cuid acu ní raibh mórán deacrachta ag baint leis na cúrsaí, agus mheas daoine eile go raibh siad thar a bheith deacair.
Ciallaíonn sé seo go bhfuil an suíomh ceart glactha ag an scoil trí bheith inrochtana do thosaitheoirí i réimse ar leith, ach freisin ábhair a sholáthar le haghaidh athrá agus comhdhlúthaithe ag scoláirí a bhfuil taithí acu. Ba chóir a thabhairt faoi deara gur thug beagnach gach duine faoi deara go raibh an cúrsa ríomhchlárúcháin (Python) neamhchasta ach úsáideach. Dar le mic léinn, ba é an cúrsa ba dheacra ná “Ailtireacht Ríomhaireachta”.
Nuair a fiafraíodh de scoláirí faoi láidreachtaí agus laigí na scoile, d’fhreagair go leor acu gur thaitin an stíl teagaisc a roghnaíodh leo, inar thug múinteoirí cúnamh pras agus pearsanta agus inar fhreagair siad ceisteanna.
Thug na scoláirí faoi deara freisin gur thaitin leo a bheith ag obair i modh pleanála laethúla a gcuid tascanna agus ag leagan síos a gcuid spriocdhátaí féin. Mar mhíbhuntáistí, thug mic léinn faoi deara an easpa eolais a soláthraíodh, a bhí ag teastáil agus iad ag obair leis an bot: nuair a nascadh, tuiscint a fháil ar na bunghnéithe agus na prionsabail a bhaineann lena oibriú.
Thug beagnach gach scoláire faoi deara gur sháraigh an scoil a n-ionchais, agus léiríonn sé seo an treo ceart chun an scoil a eagrú. Mar sin, ba cheart na prionsabail ghinearálta a choimeád agus an chéad scoil eile á heagrú, ag cur san áireamh agus, más féidir, deireadh a chur leis na heasnaimh atá tugtha faoi deara ag scoláirí agus múinteoirí, b’fhéidir liosta na gcúrsaí a athrú nó uainiú a gcuid teagaisc.
Údair ailt: foireann в
PS Tá ainm nua ar ár mblag corparáideach. Anois beidh sé tiomanta do thionscadail oideachais JetBrains.
Foinse: will.com