Важным направлением модернизации системы образования является предоставление образования, ориентированного на научно-техническую деятельность. Система школьного образования ориентирована на подготовку творческих выпускников, способных осуществлять инновационную деятельность в области техники и технологий.

Образовательная робототехника - это новое направление в междисциплинарном образовании школьников, объединяющее знания по физике, мехатронике, технике, математике, кибернетике и информационно-коммуникационным технологиям, позволяющее учащимся всех возрастов участвовать в процессе научно-технических инноваций. Его цель - распространение научно-технического творчества, повышение престижа технической профессии среди молодежи, практическое решение реальных инженерно-технологических задач и формирование навыков технического труда [4, 45]. Использование в образовательных целях

Внедрение образовательных роботов в учебный процесс требует пересмотра теорий и методик политехнического образования, а также интеграции знаний и опыта нескольких учебных дисциплин. В данной работе анализируется модель педагогической робототехники в общеобразовательном учреждении как педагогической системы.

Педагогическая модель состоит из следующих основных компонентов [2, 62]: аксиомы, описания, содержания, технологии и результатов. Теоретической основой образовательной робототехники является принцип политехничности образования, который усиливает теоретическую и практическую направленность образования.

Цели образовательной робототехники включают:

1) Образование: понимание роли знаний и умений в области робототехники в образовательном процессе, будущей профессиональной подготовке и социальной жизни; осознание значимости робототехнических систем как структурированных систем восприятия действительности; формирование необходимых компетенций в использовании электронных компонентов, оборудования и приборов; работа с алгоритмами в среде прикладного программирования; рефлексия особенностей собственного мышления; использование возможностей для удовлетворения своих образовательных потребностей.

2) Воспитание: интеллектуальная культура, современные технологические достижения, позитивное отношение к робототехнике как инструменту улучшения жизни, эмоционально-ценностное отношение к окружающей среде, осознание важности приобретения знаний и навыков в области робототехники для профессиональной и социальной самореализации, научное осознание окружающей действительности Повышение культуры научного осознания окружающей действительности, овладение навыками продуктивного коллективного труда.

3) Развивающие: развитие академических, научных и инженерных компетенций; стимулирование познавательной активности студентов путем вовлечения их в различные виды проектной деятельности; формирование готовности к восприятию новых теоретических и эмпирических знаний; обеспечение потребности в дальнейшем саморазвитии; реализация самоценности в реальной жизни через физическую и техническую грамотность. Способность передавать образовательные знания и навыки.

Кроме того, в содержание целей образования вводятся задачи политехнических колледжей. Образование в политехнических колледжах состоит из двух основных направлений работы: преподавание математики и физики с учетом потребностей современного производства; формирование знаний об основных видах производства для выбора профессии и производительного труда.

Комплексная технологизация образовательной робототехники знакомит старшеклассников с научными основами современного производства, развивает технику измерений и их количественную обработку, воспитывает у выпускников научно-техническое мышление.

Содержание программ по образовательной робототехнике в общеобразовательных учреждениях определяется основой материала и местом курса в учебном плане. Целью образовательного курса по робототехнике в МКО «Верхнкалиновской СОШ» является изучение и практическое закрепление способов разработки аппаратно-программного обеспечения автономного автоматизированного комплекса на примере робототехнической платформы LEGO Mindstorms EV3.

В 5-6 классах образовательная робототехника внедряется во внеурочную деятельность на базе робототехнической платформы LEGO Mindstorms EV3. Основная цель модуля - приобретение навыков и методов построения робототехнических систем. С помощью уже разработанных на официальном сайте LEGO проектов можно изучить простые механизмы и основные алгоритмы управления роботами: организация движения, основы компьютерного зрения, робототехника, а также другие смежные предметные области (физика, математика, технология и т.д.). Другие решаемые задачи. Наборы LEGO ориентированы на детей разного возраста, и их использование не требует специальных знаний, а сам процесс программирования сводится к воспроизведению блок-схем в графической среде программирования Mindstorms. Использование таких составных роботов наглядно иллюстрирует основные положения теории автоматического управления.

Анализируя собственный опыт и опыт других преподавателей, можно сделать вывод, что начальный этап - конструирование - является залогом успешной реализации модели системы обучения "Образовательная робототехника". С помощью конструкторов учащиеся знакомятся с понятиями робототехнических систем, историей возникновения роботов, приобретают навыки построения робототехнических устройств и систем.

Согласно анализу учебно-методической литературы по проблемам образовательной робототехники, реализация программы имеет два направления: спортивное и STEM. Спортивное направление заключается в обучении школьников сборке мобильных роботов и организации подготовки к соревнованиям по робототехнике. STEM-направление, в отличие от соревновательного, нацелено на практическое закрепление теоретических знаний в проектной работе, используя в качестве инструмента микроэлектронику. Целью данного направления является интеграция робототехники в систему общего образования, что является наиболее приемлемым способом интеграции робототехники в систему общего образования.

В процессе реализации обучения конструированию и программированию STEM-роботов наиболее эффективными методами являются проектно-исследовательский метод, метод портфолио, эмпирический метод, метод интерактивного обучения, модульный метод, метод создания проблемной ситуации.При обучении STEM-робототехнике необходимо уделять особое внимание способу работы в проектных группах При обучении STEM-робототехнике необходимо уделять большое внимание способу работы в проектной группе, в которой студенты могут развивать навыки командной работы, коммуникации, экспрессивные и рефлексивные навыки. В этом случае вся программа разбивается на серию уроков, каждый из которых предполагает создание полноценного проекта, включая планирование времени, ведение инженерных заметок, распределение подзадач между членами команды и экономический расчет. Проблемное обучение может проходить по следующему плану: студенты создают автоматизированное устройство для проверки гипотезы: проводят эксперименты, собирают и анализируют экспериментальные данные, подтверждают или опровергают гипотезу. Результаты исследований могут быть представлены на студенческих конференциях, в научных докладах или видеопрезентациях.

Основной принцип экспериментального подхода к обучению заключается в цикличности этапов. Американский исследователь Дэвид А. Колба предложил четыре фазы цикла эмпирического обучения [1].

Конкретный опыт - опыт обучаемого должен предшествовать циклу обучения. Например, обучение построению электрической цепи. Никакие наглядные объяснения и демонстрации процесса сборки компонентов роботизированной системы не могут привести к полному пониманию студентами.

Предоставление каждому возможности испытать свою собственную жизнь заставляет всех активно участвовать в деятельности.

Рефлексивное наблюдение - студенты размышляют о том, чему они научились. На этом этапе студентов можно спросить: "Что прошло хорошо? и "Что можно было сделать лучше? Продолжая пример со сборкой автоматического светофора, учащиеся выделяют некоторые аспекты системы, которые не работают: почему не работает светофор и что происходит при изменении сопротивления.

Абстрактная концептуализация - предполагает осмысление выполненного задания, обобщение и понимание природы опыта. На этом этапе учащиеся формируют новые знания в процессе интерпретации своих наблюдений. На этом этапе они могут опираться на теории из учебников и знакомые модели. Например, студенты пытаются выявить отличия сборки своих одноклассников от других программ в аналогичных проектах. Они делают заметку о том, какую технику следует использовать в дальнейшем.

Активное экспериментирование - применение знаний и теории к реальным ситуациям и планирование улучшения выполнения задач. Мы принимаем гипотезу, а новый опыт либо подтверждает, либо опровергает ее.

Другими словами, эмпирическое обучение подтверждает важность поведенческого опыта. Обучение на практике требует, чтобы цикл обучения был структурированным, последовательным и кумулятивным на протяжении всего процесса. Важно подходить к каждому циклу обучения системно и обеспечивать эффективную взаимосвязь каждого этапа.

Комплексное применение методов обучения позволяет индивидуализировать процесс обучения и сделать результаты обучения значимыми для всех участников образовательного пространства; внедрение STEM-обучения в практику является ключевым элементом в структуре и функционировании самоуправляемых систем иной природы, играющих контролирующую роль в природе, технике и обществе. Оно не только формирует у студентов понимание единства процессно-информационных принципов, но и способствует развитию их исследовательских и творческих способностей. Опыт является основным источником образования в области робототехники, поскольку каждый жизненный опыт - это возможность узнать что-то новое. Однако любой опыт должен сопровождаться анализом и интерпретацией деятельности. Поэтому деятельность, отражающая интерпретацию, становится важной частью обучения.

Основной формой обучения является практическая работа, выполняемая в малых группах (до трех человек) или проектных командах. Для выполнения работы требуется персональный компьютер, установленное программное обеспечение, набор компонентов и модулей. Реализация мультитехнических принципов в учебном процессе

Требуется интенсивная трудовая деятельность. Наблюдение и практические занятия на предприятиях, использующих современные автоматизированные производственные линии, станки с ЧПУ, интегрированные системы робототехники и другие автоматизированные системы, являются эффективными формами труда, мотивирующими обучение.

Уровень усвоения материала контролируется по результатам практических занятий, выполняемых студентом на каждом занятии. Для подведения итогов освоения модуля должны быть организованы защита портфолио, защита творческих проектов, командные соревнования и т.д.

Преподавание по данной модели основано на принципах сочетания теоретического обучения с практикой, исследовательского обучения, самостоятельной научной деятельности студентов, построения технологических процессов, что в полной мере отражает принципы естественнонаучного и инженерного образования. В ходе выполнения заданий студенты приобретают общетрудовые, специальные и профессиональные навыки и компетенции по сборке отдельных узлов, моделей готовых роботов и их программированию, которые закрепляются в процессе разработки проектов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Kolb D. Experiential Learning: Experience as the source of Learning and Development. – Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1984.
2. Муранова Наталья Петровна Моделирование физико- математической подготовки старшеклассников к обучению в техническом университете как дидактической системы // Известия ВГПУ. 2015. №1 (96), с. 56-63.
3. Перминова Людмила Михайловна Конструктивно-техническая функция дидактики: дидактическая модель обучения (методология, структура) // Проблемы современного образования. 2015. №5, с. 61-67
4. Тузикова, И. В. Изучение робототехники - путь к инженерным специальностям [Текст] / И. В. Тузикова // Школа и производство. – 2013. - № 5. - С. 45-47