Сегодня многие производственные организации и научные центры занимаются разработкой инновационных проектов. В нашей стране ежегодно проводятся конкурсы и выставки проектов, обучающихся по различным направлениям науки, техники, социальной сферы. Поэтому уже сейчас необходимо создавать учебные программы, целью реализации которых будет формирование умений, качеств личности, необходимых для осуществления инновационной деятельности.

Среди активно развивающихся инновационных направлений, доступных для освоения широким кругом учащихся, является робототехника. Сегодня это одно из важнейших направлений инновационного научно-технического прогресса, находящееся на стыке таких наук, как физика, микроэлектроника, информатика. Осознавая всю значимость образовательной робототехники как уникального средства развития будущих строителей инновационной экономики России, следует с полной ответственностью и четким осознанием подойти к вопросу развития обучающихся, занимающихся робототехникой. Это требует изменения всех элементов педагогической системы: целей, содержания, смыслов и структуры учебной и внеурочной деятельности, – создания новой образовательной среды.

Робототехника в школе направлена на популяризацию научно-технического творчества и повышение престижа инженерных профессий среди молодежи, развитие у молодежи навыков практического решения актуальных технических задач.

Робототехника быстро и незаметно включилась в образовательное пространство нашего лицея, изучение которой пронизывает все ступени образования. Внедрение робототехники в лицее можно условно разделить на несколько этапов.

1 этап: Подготовительный. Анализ существующих робототехнических конструкторов с целью выявления наиболее приемлемых для решения поставленных образовательных задач.

Важно понимать, что робототехника на разных ступенях образования имеет различные цели. Поэтому рекомендуется, в зависимости от возраста учащихся, использовать конструкторы разных типов, проводить различные мероприятия, изучать разные темы.

Так, в 2011-2012 учебном году рабочей группой, состоящей из педагогов и администрации, были выбраны линейки конструкторов для каждой ступени образования. В начальную школу были закуплены конструкторы компании HUNO, с ними вас познакомила Елена Владимировна. В основную школу — конструкторы LEGO mindstorms, это связано с усложнением уровня моделирования, конструирования и программирования роботов, предполагающих более сложные языки. В старшей школе углубляется изучение программирования и повышается уровень сложности конструирования робототехнических комплексов. Для старшеклассников были выбраны конструкторы FischerTechnik. Примером одного из языков программирования, который способны осваивать старшеклассники, является язык LabVIEW.

2 этап: Апробация конструкторов и доступной методической литературы, разработка методических материалов для занятий.

С сентября 2012 г. началось внедрение робототехники в рамках кружковой деятельности. В работу включились учащиеся 4-ых, 6-7-ых, 10-11-ых классов. Работа велась соответственно по трем направлениям.

курс «Робототехника» для учащихся 4 классов. Целью кружка было обучение основам конструирования и основам программирования. В состав входит диск с методическим пособием для учителя, которое содержит схемы сборки, примеры программ, задания. Для учащихся учителя самостоятельно готовили инструкции к уроку на основе методического пособия.
курс «Робототехника» для учащихся 6-7 классов. Цель кружка - обучение основам робототехники и программирования с ориентацией на углубленное изучение информатики. Набор содержит конструкционные и электронные элементы, инструкцию по сборке первого робота. Работа с этим конструктором привлекательна, но на то время отсутствовали учебные пособия и методические разработки. Книги есть, но большинство из них на английском языке. Преподаватели оказались в информационном вакууме, что значительно осложнило работу с данным конструктором.
курс «Робототехника» для учащихся старших классов. Цель программы - обучение основам робототехники, программирования, профориентация на специальности «Инженер» и «Программист» в вузах. Ученики работали с конструкторами FischerTechnik, в котором есть рабочая тетрадь для учащихся.

Содержание данных курсов было рассчитано на систему двухчасовых занятий в неделю продолжительностью 90 мин.

На данном этапе были выявлены следующие недостатки:

Отсутствие методической и учебной литературы в нужном объеме;
За учебный год курс проходили от 2 до 4 групп (группа в четверть или в полугодие), что позволяло охватить большее количество учащихся и, к сожалению, лишь ознакомить их с основами робототехники.
Отсутствовала возможность для повышения квалификации педагогов по данному направлению.

По итогам апробации были намечены цели дальнейшего развития в области образовательной робототехники.

Появилось понимание того, что помимо основных занятий по робототехнике, нужно проводить различные внешкольные мероприятия, позволяющие привлечь интерес к данному направлению среди учащихся. Такими мероприятиями могут быть творческие конкурсы по робототехнике, круглые столы, викторины, выставки, мастер-классы по конструированию и программированию роботов, а также соревнования и олимпиады, где юные таланты могут в конкурентной борьбе определить свой уровень владения соответствующими компетенциями, а также перенять опыт других участников.

3 этап: Развитие системы кружков и внеурочных занятий.

На данном этапе робототехника была внедрена в рамках интеллектуального направления внеурочной деятельности в 3 и 4 классы. Кружки работали для 5-7 и 8—10 классов и стали продолжительностью в 1 год.

Огромную роль в достижениях лицея на региональном, всероссийском и международном уровне играла подготовка ребят по курсу «Спортивная робототехника».

Продолжительность занятия по данной программе не была строго не регламентирована, ребята нацелены на участие в соревнованиях, что говорит о высокой мотивации к изучению робототехники. Курс вели специалисты с техническим образованием.

На данном этапе уже появилась:

система работы с учащимися,
преемственность кружков
наметилась перспектива внедрения робототехники в учебные предметы.
стали накапливаться методические разработки учителей, как нашего лицея, так и других учебных заведений России и мира, что позволило проводить более качественную подготовку к занятиям.

Но, по-прежнему чувствовалась нехватка в обобщении опыта работы в данном направлении другими школами.

Для тех учащихся, которые хотели изучать робототехнику глубже, были организованы специальные занятия в рамках кружковой работы. Основной целью этих занятий была подготовка учащихся к участию в соревнованиях по робототехнике разных уровней: городского, регионального, всероссийского и международного. Продолжительность занятия спортивной робототехникой не была строго регламентирована. В обычном режиме учащиеся собирались на занятия 1-2 раза в неделю, но перед соревнованиями могли собирать свои модели по несколько часов каждый день, включая выходные.

Отличительными особенностями занятий спортивной робототехникой являются высокая мотивация детей и малая наполняемость групп.

За прошедшие годы, учащиеся нашего лицея достигли значительных результатов, участвуя соревнованиях и фестивалях по робототехнике в Москве, Санкт-Петербурге.

Полученный опыт в проведении занятий спортивной робототехники даёт понимание того, что такие занятия обходятся лицею достаточно дорого, учитывая малую наполняемость групп, большое количество оплачиваемых преподавателю часов и значительные расходы на подготовку и участие детей в соревнованиях.

В условиях ограниченности ресурсов, мы приняли решение с 2018-2019 учебного года сосредоточиться на развитии образовательной робототехники.

4 этап. Реализация проекта «Интеграция робототехники в основную образовательную программу начального и основного общего образования».

С начала 2016 года лицей является инновационной площадкой ИРО Кировской области по теме «Интеграция робототехники в основную образовательную программу начального и основного общего образования». Проект рассчитан на 3 года.

Цель проекта - разработать и внедрить программу обучения робототехнике в составе основной образовательной программы начального и основного общего образования школы.

Задачи:

разработать рабочие программы образовательной робототехники для 1-7 классов;
обеспечить преемственность обучения робототехнике при переходе учащегося из класса в класс;
обучить кадровый состав необходимым компетенциям для успешного преподавания робототехники;
оснастить школу техническим и учебным оборудованием для преподавания робототехники по разработанной программе.

За период с 2016 по 2018 год были реализованы следующие задачи:

Закуплено необходимое оборудование;
Разработана рабочая тетрадь ученика для обучения робототехнике в рамках внеурочной деятельности в 1-х классах на 17 часов;
Разработаны рабочие программы по учебному предмету «Технология» для 5-7 классов;
Полностью сформирован комплект учебных материалов и рабочие тетради для учеников 5-6 классов;
Частично разработаны учебные материалы и рабочие тетради для учеников 2 и 7 классов.

Когда мы говорим о преемственности в образовании, то прежде всего имеем в виду непрерывность в системе усложняющихся учебных задач на всем протяжении образования, за счет чего обеспечивается постоянное освоение новых компетенций учащимися. Таким образом, преемственность предполагает разработку единой системы целей и содержания образования на всех ступенях обучения.

Для обеспечения преемственности технологического обучения необходимо вести работу по следующим направлениям:

учет возрастных особенностей обучаемых;
наличие учебно-методических комплексов с хорошо прописанными целями, задачами курса, методами обучения робототехнике, а также конечным результатом для каждой ступени обучения;
преемственность в материальной базе, в программном обеспечении;
использование полученных ранее знаний и умений как базы для формирования новых универсальных учебных действий при дальнейшем изучении робототехники, следование принципу "от простого к сложному";
связь робототехники с другими предметными областями, которые направлены на формирование метапредметных компетентностей через творческие и исследовательские проекты.

Выполнение этих минимальных требований позволяет оптимизировать процесс обучения робототехнике, устранить перегрузку обучаемых. Рассмотрим реализацию принципа преемственности на примере обучения робототехнике в нашем лицее.

Модель обучения включает:

1 класс (2 полугодие), 2, 3, 4 классы - робототехника включена во внеурочную деятельность, осуществляется посредством конструкторов HunaRobo;
5, 6, 7 классы - робототехника включена в учебный предмет "Технология" и реализуется с помощью конструкторов Lego Mindstorms EV3 и конструктора «Знаток».
8 – 9 класс – робототехника включена в предмет Информатика и ИКТ в классах с углубленным изучением информатики и основа на программировании платы Arduino.
10 класс - робототехника является средством для исследований в рамках курсовых проектов учащихся информационно-технологического профиля с использованием различных конструкторов и конструкционных материалов.

Также не стоит забывать при построении модели обучения о дошкольных образовательных учреждениях, откуда к нам приходят детки, центры дополнительного образования, в которых ребята могут заниматься на протяжении всего обучения в школе, о ВУЗах, т.к. школа является промежуточным звеном в системе образования и должна готовить выпускника к обучению в сфере робототехники на соответствующих направления обучения.

В данном ключе мы также работаем.

Для ребят дошкольного возраста организованы занятия по робототехнике в рамках Школы развития и Школы робототехники. Большинство будущих учеников лицея уже к 1 классу должны быть знакомы с правилами работы с робототехническими конструкторами, основами конструирования и простейшего управления моделями.

С сентября 2016 года между нашим лицеем и кировским заводом «Маяк» действует бессрочный договор о взаимодействии. В рамках этого договора учащиеся лицея, занимающиеся робототехникой, а также ученики старших классов информационно-технологического профиля ежегодно посещают экскурсии. Ребятам предлагают изучить экспонаты заводского музея, познакомиться с производственными цехами, где учащимся рассказывают о технологическом процессе изготовления некоторых деталей, знакомят их с устройством современных станков.

Каждый учебный год для учащихся 5-7 классов заканчивается защитой проекта по учебному предмету “Технология”, на которой дети представляют свои творческие или исследовательские проекты в виде готовых изделий, моделей или макетов. В состав жюри обязательно входит представитель завода Маяк, имеющий инженерное образование.

Защита проходит в торжественной обстановке, а присутствие в составе жюри настоящего инженера делает мероприятие более значимым для учащихся.

Робототехника стала увлекательным и доступным инструментом обучения и поддержки STEM, проектирования и подходов к решению задач. В робототехнике, учащиеся получают возможность реализовать себя в роли проектировщиков, артистов и техников одновременно, используя собственные руки и голову. За счет этого открываются огромные возможности применения научных и математических основ.

"Если ученик в школе не научился сам ничего творить, то и в жизни он всегда будет только подражать, копировать, так как мало таких, которые бы, научившись копировать, умели сделать самостоятельное приложение этих сведений".
Л.Н.Толстой