XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

В современном мире, где технологии стремительно развиваются, важность инженерного образования становится всё более актуальной. Инженеры играют ключевую роль в решении сложных задач, связанных с разработкой новых технологий, оптимизацией процессов и созданием инновационных продуктов [2]. Поэтому подготовка нового поколения инженеров становится приоритетной задачей для образовательных учреждений. Профильные «Инженерные классы» в школе являются примером новой модели образования по программам общеобразовательных и дополнительных предметов. Обучение в этих классах помогает учащимся определиться с направлением будущей технической профессии и получить дополнительные знания. Инженерное образование в профильных классах не только предоставляет учащимся фундаментальные знания в области науки и техники, но и формирует у них навыки, необходимые для успешной адаптации в быстро меняющемся технологическом ландшафте.

Одним из наиболее эффективных инструментов для развития инженерного мышления у школьников является дополнительное образование в области робототехники. Этот подход включает в себя изучение различных аспектов, связанных с созданием и управлением роботами, что позволяет учащимся не только осваивать теоретические знания, но и применять их на практике.

Инженерное мышление — это подход к решению проблем, основанный на использовании научных и математических принципов, а также на систематическом анализе и моделировании процессов [2]. Оно включает в себя способность видеть задачи и проблемы с разных сторон, генерировать идеи и концепции, разрабатывать и реализовывать решения, а также оценивать их эффективность:

анализа проблем: учащиеся учатся разбивать сложные задачи на более мелкие части, что позволяет им лучше понять суть проблемы. Например, если робот не выполняет заданную команду, учащиеся должны выяснить, в чем причина – в программировании, механике или электронике [4];

поиска оптимальных решений: после анализа проблемы учащиеся разрабатывают несколько возможных решений и оценивают их эффективность. Это может включать в себя тестирование различных алгоритмов или изменение конструкции робота для улучшения его работы.[5];

оценки результатов: школьники учатся измерять успех своих решений, анализируя, насколько хорошо робот выполняет поставленные задачи. Это помогает им делать выводы и вносить коррективы в будущем [6].

Творческий подход в инженерии подразумевает способность генерировать новые идеи и находить нестандартные решения. В контексте робототехники это проявляется в следующих аспектах:

Создание уникальных проектов: обучающиеся имеют возможность разрабатывать собственных роботов, что требует от них креативности и инновационного мышления. Например, создание робота для выполнения определенной задачи может включать в себя разработку оригинального дизайна и функционала, что способствует развитию индивидуального стиля мышления [3].

Эксперименты и итерации: процесс разработки робота часто включает в себя множество итераций. Обучающиеся учатся экспериментировать с различными подходами и не бояться ошибаться, что является важной частью творческого процесса. Они могут пробовать разные материалы, конструкции и программы, чтобы достичь желаемого результата [4].

Внедрение инновационных идей: обучающиеся могут разрабатывать и реализовывать свои идеи, например, интегрируя новые технологии, такие как сенсоры или искусственный интеллект, в своих роботах. Это помогает им не только развивать креативность, но и знакомиться с современными технологическими трендами [2].

Командная работа – это важный аспект успешной деятельности в любой профессиональной сфере, и курсы робототехники предоставляют отличные возможности для ее развития.

Сотрудничество: многие проекты по робототехнике требуют работы в группах, где учащиеся должны совместно разрабатывать идеи, делиться обязанностями и принимать решения. Это учит их уважать мнения других и учитывать различные точки зрения [6].

Эффективная коммуникация: обучающиеся учатся четко и ясно излагать свои мысли, что необходимо для успешного взаимодействия в команде. Они должны уметь объяснять свои идеи и слушать других участников, что способствует развитию навыков активного слушания и конструктивного диалога [5].

Разрешение конфликтов: работа в команде может иногда приводить к разногласиям. Учащиеся учатся находить компромиссы и разрешать конфликты, что является важным навыком для будущей профессиональной жизни [3].

Сборка роботов – это один из основных компонентов курсов по робототехнике, который включает в себя несколько важных этапов:

Работа с компонентами: обучающиеся знакомятся с различными элементами, такими как моторы, датчики, микроконтроллеры и другие механические и электронные компоненты. Это помогает им развивать технические навыки, а также понимание принципов работы различных устройств [6].

Инженерное проектирование: на этапе сборки учащиеся учатся планировать и проектировать конструкции своих роботов. Это включает в себя выбор подходящих материалов, создание чертежей и схем, а также тестирование различных конфигураций для достижения максимальной эффективности [4].

Практическое применение теории: сборка роботов позволяет учащимся применять теоретические знания о механике, электронике и физике на практике. Это способствует лучшему пониманию принципов работы технологий и их взаимодействия [5].

Программирование является неотъемлемой частью робототехники и включает в себя следующие аспекты:

Изучение языков программирования: обучающиеся знакомятся с языками программирования, такими как Python, C++ или Scratch, которые используются для написания алгоритмов управления роботами. Это обучение помогает развивать логическое мышление и навыки решения проблем [6].

Создание алгоритмов: обучающиеся учатся разрабатывать алгоритмы, которые позволяют роботам выполнять конкретные задачи. Например, они могут написать программу для навигации робота по лабиринту или для выполнения определенных действий в зависимости от данных с датчиков [3].

Отладка и тестирование: после написания программ учащиеся учатся тестировать и отлаживать свой код, что является важным навыком в программировании. Они получают опыт в поиске и исправлении ошибок, а также в оптимизации своих решений для повышения эффективности работы робота [5].

Соревнования по робототехнике – это отличный способ применить полученные знания на практике и оценить свои достижения. Участие в конкурсах включает в себя:

Реальные задачи: соревнования, такие как RoboCup или FIRST Robotics, ставят перед командами реальные задачи, которые требуют креативного подхода и командной работы. Учащиеся должны разработать робота, который сможет выполнить заданные задачи в условиях конкуренции [2].

Командная работа: конкурсы требуют от участников эффективного взаимодействия в команде, что помогает развивать навыки сотрудничества, коммуникации и управления проектами. Учащиеся учатся распределять роли и обязанности, а также поддерживать друг друга в процессе работы над проектом [3].

Оценка достижений: участие в соревнованиях позволяет учащимся оценить свои достижения и получить обратную связь от судей и других участников. Это может стать источником мотивации для дальнейшего развития и совершенствования своих навыков [6].

Дополнительное образование по робототехнике является мощным инструментом для развития инженерного мышления у школьников. Оно способствует формированию необходимых навыков, которые будут востребованы в будущем, а также помогает развивать креативность и критическое мышление. В условиях стремительного технологического прогресса важно подготовить новое поколение специалистов, способных решать сложные задачи и внедрять инновации. Это образование не только обучает техническим аспектам, но и формирует аналитические способности, что позволяет обучающиеся подходить к проблемам с разных сторон и находить оптимальные решения. Кроме того, оно помогает развивать умение работать в команде, что является важным аспектом в любой профессиональной деятельности. В конечном итоге, инвестиции в дополнительное образование по робототехнике – это инвестиции в будущее, где технологии занимают центральное место в жизни общества, и подготовка школьников в этом направлении становится ключевым фактором для успешного развития экономики и науки [1].

Литература:

1. Баранов А.В. Робототехника в образовании: опыт и перспективы. – М.: Наука, 2018. – 200 с.

2. Громов И.А. Инженерное мышление: как развить у школьников. – СПб.: Питер, 2019. – 240 с.

3. Кузнецов С.В. Программирование для детей: от основ до робототехники.– М.: Эксмо, 2020. – 320 с.

4. Лебедев Д.А. Робототехника в школе: методические рекомендации. – Екатеринбург: Уральское университет, 2017. – 160 с.

5. Соловьёв Н.П. Конкурсы по робототехнике: как подготовить команду. – Новосибирск: Сибирское образование, 2021. – 180 с.

6. Тихомиров А.В. Технологии будущего: робототехника и образование. – Казань: Казанский университет, 2022. – 280 с.