Робототехника в курсе информатика: опыт интеграции и достижения

Автор: Грищенко Алена Игоревна

Организация: МКОУ Устюжанинская СОШ Ордынского района

Населенный пункт: Новосибирская область, Ордынский район, д. Устюжанино

Аннотация. В статье рассматривается роль робототехники как инновационного элемента современного школьного образования, актуальность внедрения робототехнических курсов в учебный процесс, исходя из потребностей общества в технически грамотных специалистов и необходимости повышения познавательной активности учащихся.

Ключевые слова. Робототехника, образовательный процесс, проект, эксперемент, результат.

В условиях цифровой трансформации образования перед учителями информатики встаёт задача: не просто передать знания, а сформировать у учащихся практические навыки работы с современными технологиями, развить инженерное мышление и цифровую грамотность. На собственном опыте убедилась, что эффективным инструментом решения этой задачи выступает робототехника, которую целесообразно интегрировать не только в систему дополнительного образования, но и в базовый курс информатики. Данная статья представляет мой практический опыт внедрения робототехники в учебный процесс, соответствующий задачам современных педагогических конкурсов по выявлению и трансляции эффективного опыта, применению современных учебно методических средств и ИКТ для достижения высоких образовательных результатов.

Информатика как учебный предмет охватывает несколько ключевых содержательных линий: алгоритмизация и программирование, информационные технологии, основы компьютерной логики, цифровая грамотность. Робототехника органично дополняет каждую из них, обеспечивая практико ориентированный подход. При работе с роботами учащиеся наглядно видят результат выполнения алгоритмов, осваивают принципы ввода вывода данных через взаимодействие с датчиками и исполнительными механизмами, учатся воплощать абстрактные алгоритмы в физических конструкциях. Это приводит к существенному росту мотивации: ученики перестают воспринимать программирование как «сухую теорию» и начинают видеть его прикладное значение.

В своей педагогической деятельности я последовательно внедряю робототехнику в курс информатики, используя три основных формата.

Первый формат — включение в тематические блоки программы. В 5–6 классах (тема «Алгоритмы и исполнители») применяю наборы Lego WeDo 2.0 для демонстрации линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов. Например, при изучении ветвлений ученики создают модель «Светофор с датчиком движения», где робот реагирует на приближение объекта. В 7–9 классах (тема «Программирование») работаю с более сложными платформами: Arduino, Lego Mindstorms EV3. Ученики программируют роботов на Scratch и Python, решая задачи движения по линии с использованием датчиков цвета, объезда препятствий с помощью ультразвукового датчика, сортировки объектов по цвету. В 10–11 классах (тема «Логические основы ЭВМ») учащиеся проектируют системы управления роботами, применяя булеву алгебру. Например, создают алгоритм для робота охранника, который активируется при сочетании условий (движение + темнота).

Второй формат — проектно исследовательская деятельность. В рамках годовых проектов ученики разрабатывают: робота сортировщика мусора (применение алгоритмов классификации, интеграция с экологическим воспитанием); робота следопыта (отработка циклов и условий, навигация по заданному маршруту); робота с компьютерным зрением (знакомство с ИИ технологиями, использование библиотек OpenCV). Проекты выполняются в группах по 2–3 человека, что развивает навыки командной работы и распределения ролей.

Третий формат — реализация межпредметных связей. Робототехника становится точкой пересечения дисциплин: математики (расчёт траекторий движения, геометрия при проектировании конструкций); физики (изучение законов движения, электротехники — соединение цепей, расчёт нагрузки); технологии (3D моделирование деталей для роботов, прототипирование); английского языка (чтение технической документации, описание проектов на иностранном языке). Например, при создании робота манипулятора ученики рассчитывают грузоподъёмность, моделируют захватывающие устройства в CAD программах и составляют инструкции на английском.

Для эффективной интеграции робототехники сформирована комплексная ресурсная база. В аппаратную часть входят: начальные наборы (Micro:bit, Ozobot); средние (Lego Mindstorms EV3, VEX IQ); продвинутые (Arduino Uno, Raspberry Pi). Программное обеспечение включает: среды программирования (Scratch, Arduino IDE, Python с библиотеками GPIO); симуляторы (TRIK Studio, VEXcode VR — используются при нехватке оборудования); инструменты 3D моделирования (Tinkercad, Fusion 360). Дидактические материалы представлены авторскими методическими разработками по каждому модулю, банком задач с постепенным усложнением (от «зажечь светодиод» до «создать автопилот»), критериями оценки проектов.

Организация учебного процесса предусматривает гибкое распределение часов. Робототехнику включаю в программу следующими способами: как модули (8–12 часов в рамках тематических разделов) — например, при изучении циклов выделяю 4 часа на программирование движения робота по лабиринту; в форме лабораторных работ (2–4 часа) — например, «Калибровка датчиков расстояния» при освоении темы «Ввод вывод данных»; через проектную деятельность (16–20 часов за полугодие) — итоговый проект защищается на школьной научно практической конференции.

Оценка результатов строится на комплексном подходе. Весовые коэффициенты распределены следующим образом: техническое исполнение — 50 % (работоспособность конструкции, корректность кода); творческий компонент — 20 % (оригинальность решения, эстетика); презентация — 20 % (умение объяснить принцип работы, ответить на вопросы); командная работа — 10 % (распределение ролей, взаимодействие). Для прозрачности критериев используются рубрикаторы с чёткими показателями: например, «код содержит комментарии — 5 баллов», «робот выполняет задачу с первой попытки — 10 баллов».

За три года внедрения робототехники в курс информатики зафиксированы следующие образовательные эффекты. Во первых, отмечен рост мотивации: 80 % учащихся отмечают, что робототехника делает информатику «интересной и полезной». Во вторых, сформированы метапредметные навыки: 83 % учеников научились работать в команде; 76 % освоили основы проектной деятельности (постановка цели, планирование, презентация). В третьих, реализована профориентационная составляющая: 30 % выпускников выбрали IT специальности. В четвёртых, повышено качество знаний: средний балл по информатике вырос с 3,4 до 4,1; 59 % учеников справляются с заданиями повышенной сложности.

В процессе работы выявлены и преодолены следующие проблемы. Нехватка оборудования. Ограниченная учебная нагрузка решена интеграцией робототехники в существующие темы (например, вместо абстрактных задач по циклам — программирование робота) и использованием внеурочной деятельности для углублённого изучения.

Опыт показывает, что интеграция робототехники в курс информатики делает обучение наглядным и мотивирующим, формирует ключевые компетенции XXI века (критическое мышление, креативность, цифровую грамотность), обеспечивает плавный переход от теории к практике. В перспективе планируется: разработать электронный банк учебных проектов с открытыми исходниками; создать методическое пособие для учителей информатики по интеграции робототехники.

Таким образом, робототехника в информатике — это не просто модный тренд, а эффективный инструмент подготовки учащихся к жизни в цифровом мире. Её внедрение требует системных усилий, но результаты оправдывают затраты: ученики получают не только знания, но и навыки, которые сделают их конкурентоспособными в будущем.

Список литературы

1. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (утверждён приказом Министерства просвещения РФ от 31.05.2021 № 287).
2. Концепция преподавания предметной области «Технология» в образовательных организациях Российской Федерации, реализующих основные общеобразовательные программы (утв. Министерством просвещения РФ 29.12.2018).
3. Босова Л. Л. Информатика. Программа для основной школы: 5–6, 7–9 классы / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2023. — 184 с.
4. Кузнецов А. А. Методология интеграции робототехники в систему общего образования / А. А. Кузнецов, С. Г. Григорьев // Информатика и образование. — 2022. — № 5. — С. 4–11.
5. Патаракин Е. Д. Сетевые сообщества и обучение / Е. Д. Патаракин. — М.: Пер Сэ, 2021. — 239 с.
6. Панкратова О. П. Робототехника в школе: методика, программа, проекты / О. П. Панкратова. — СПб.: БХВПетербург, 2023. — 304 с.
7. Семёнов А. Л. Цифровая грамотность в современном образовании: подходы и инструменты / А. Л. Семёнов // Вопросы образования. — 2022. — № 3. — С. 156–174.
8. Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10–11 классов / Н. Д. Угринович. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2024. — 384 с.
9. Федеральный проект «Цифровая образовательная среда» (паспорт утверждён президиумом Совета при Президенте РФ по стратегическому развитию и национальным проектам, протокол от 24.12.2018 № 16).
10. 10.Шахмаева Е. А. Проектная деятельность в школьном курсе информатики: интеграция робототехники / Е. А. Шахмаева // Информатика в школе. — 2023. — № 4. — С. 22–27.
11. Якушина Е. В. Организация исследовательской деятельности школьников в области робототехники / Е. В. Якушина // Школьные технологии. — 2022. — № 6. — С. 58–65.
12. 12.Lego Education. WeDo 2.0. Руководство по программированию и методическим приёмам. — Lego Group, 2023. — 84 с.
13. 13.Arduino: официальный учебный курс для начинающих / под ред. М. Маккарти. — М.: ДМК Пресс, 2024. — 256 с.
14. 14.OpenCV в компьютерном зрении: практическое руководство / А. Касаткин, Д. Иванов. — СПб.: Питер, 2023. — 416 с.
15. 15.Tinkercad и Fusion 360: основы 3Dмоделирования для школьников / И. В. Соловьёв. — М.: Лаборатория знаний, 2024. — 192 с.