Образовательная робототехника во внеурочной деятельности по технологии - это средство учебного процесса, которое осуществляет значительное воздействие на развитие у учащихся среднего звена познавательных (развитие памяти, внимания, мышления, воображения, сенсорики), эмоциональных и волевых процессов, а также творческих и коммуникативных способностей. Основные дидактические средства - это робототехнические конструкторы

Образовательный конструктор и робототехнику в нашей школе используют в основном в среднем и старшем звеньях, а в начальной школе дают азы конструирования на уроках технологии, информатики и окружающего мира.

Робототехника на разных ступенях образования имеет различные цели. В зависимости от возраста учащихся необходимо использовать конструкторы разных типов, проводить различные мероприятия, изучать всевозможные темы.

В основной школе усложняется как уровень моделирования, так и уровень программирования роботов, предполагающий более сложные языки программирования. В качестве базового оборудования предлагается конструкторы Lego Mindstorms NXT или EV3. В состав данного набора входят различные датчики, которые можно использовать на разных предметах для проведения различных опытов

. Внедрение образовательной робототехники в учебный процесс в нашей школе осуществляться во внеурочной деятельности.

В школе занятия по робототехнике и лего-конструированию проводятся на базе кабинета информатики. Занятия с обучающимися проходят по возрастной категории: 5-8 классы, в объединении занимается 15 человек. Материальная база состоит из 6 комплектов LEGO MINDSTORMS, моноблоки – 12шт., проектор, интерактивную доску, фотоаппарат, видеокамеру, конструкторы для работы с детьми от +5 до +17 лет .

Обучающиеся 5 класса занимаются конструированием и управлением простыми роботами (выполнение по готовым схемам), ребята 6-8 классов выполняют и программируют более сложных роботов, которых собирают как по схеме, так и по установленным параметрам.

Средний школьный возраст (от 11-12 до 15 лет) - переходный от детства к юности. Он совпадает с обучением в школе (5-9 классы) и характеризуется глубокой перестройкой всего организма.

Средний школьный возраст - самый благоприятный для творческого развития личности. В этом возрасте учащимся нравится решать проблемные ситуации, находить сходство и различие, определять причину и следствие. Ребятам интересны внеклассные мероприятия, в ходе которых можно высказать свое мнение и суждение. Самому решать проблему, участвовать в дискуссии, отстаивать и доказывать свою правоту.

Для развития технического мышления у учащихся среднего звена самое главное - создать у учащегося установку на творческий поиск. Например, можно предложить учащимся посетить выставку технического творчества и там найти какое-либо устройство, которое можно использовать (прямо или косвенно) в новом решении. Можно рекомендовать просматривать техническую литературу (журналы, книги, определенные сайты), смотреть определенные телепередачи и т. п.

Результаты (продукты) научно-исследовательской деятельности:

- графическая программа EV3: движение по прямой, движение до чёрной линии, движение по чёрной линии;

- «робот-гоночная машина», «робот-сортировщик», «робот-мультибот».

- комплект программ на графическом языке RoboLab для программирования NXT роботов:

равноускоренного движения, движения робота по квадрату, движения по замкнутой кривой линии, движения по линии «змейка», движения по окружности с 5-ю повторениями, используя цикл-счётчик, движения, используя конструкцию ветвления;

- исследовательская работа: «Создание программы поворота робота, в которой колеса вращаются в разные стороны»;

- эксперименты с датчиками.

Введение образовательной программы "Робототехника" в школе изменило картину восприятия учащимися технических дисциплин. Применение на практике теоретических знаний, привело к формированию предметных и метапредметных универсальных учебных действий.

В федеральном государственном образовательном стандарте установлено, что внеурочная деятельность - это вид деятельности, который организуется по направлениям развития личности (спортивно-оздоровительное, духовно-нравственное, социальное, общеинтеллектуальное, общекультурное) в таких формах как экскурсии, кружки, секции, круглые столы, конференции, диспуты, школьные научные общества, олимпиады, соревнования, поисковые и научные исследования, общественно полезные практики и т.д.

Особенностями внеурочной является деятельность являются:

- добровольное участие школьников;

- активность, самостоятельность и заинтересованность школьников;

- ориентирование на личностную значимость деятельности, в которой заняты школьники;

- творческая направленность внеурочной деятельности;

- сотрудничество учащихся и педагогов, сотрудничество со сверстниками, с учащимися старших или младших классов;

- осуществление учебно-воспитательного процесса как системы форм, методов и средств воспитания

Одной из форм внеурочной деятельности является кружковая работа. Задача кружков - углублять знания учащихся, развивать способности, удовлетворять их творческие интересы и склонности, приобщать к общественно-полезному труду, организовывать досуг и отдых. Любой кружок организуется исходя из общих педагогических принципов и условий организации:

- наличие руководителя;

- систематичность внеучебной деятельности;

- тесная взаимосвязь с учебной работой;

- привлечение к кружковой работе всех желающих, независимо от уровня их воспитанности и реальных навыков и учебных возможностей;

- учёт возрастных особенностей и индивидуальных интересов учащихся;

- взаимосвязь теории и практики;

- учебно-методическая база.

Внеурочная деятельность в форме кружка определяется программой и разработанным на ее основе перспективно-тематическим планом. Работа кружка включает различные виды деятельности учащихся. Деятельность учащихся носит, как правило, практический характер .

Во внеурочной деятельности по робототехнике основной формой организации учащихся может быть занятие: теоретическое, практическое и комбинированное.

На занятиях робототехникой на кружке  использовались  следующие методы:

- МВО - метод временных ограничений;

- МВШ - метод мозгового штурма;

- МВЗ - метод внезапных запрещений;

- МСЭ - метод скоростного эскизирования;

- МНВ - метод новых вариантов;

- МИН - метод информационной недостаточности;

- МИП - метод информационной перенасыщенности;

- МСД - метод ситуационной драматизации.

Подробнее о каждом  методе.

МВО - метод временных ограничений.

В основе данного метода лежит идея влияния временного фактора на успешность умственной деятельности. Если время, которое требуется на решение определенной проблемы, не ограничено, то есть возможность длительного обдумывания, определения деталей, разработки плана своих действий и т.д. Если же время ограничено, т.е. существует определенный лимит, то поиск решения упрощается, так как субъект должен ограничиваться теми знаниями, которыми он обладает для решения поставленной задачи. Также в условиях ограниченного времени принятое решение может быть деформировано, по характеру данных деформация можно сделать вывод об общих тенденциях мыслительной деятельности личности. Метод временных ограничений также позволяет определить стиль реагирования испытуемых. Для одних лимит времени - это стимул для активизации мыслительной деятельности, повышения активности, достижения более высоких результатов, более продуктивной деятельности. Для других временные ограничения являются препятствующими факторами для решения поставленных задач, для третьих, тормозящими факторами, которые приводят в замешательство, способствуют развитию паники, что ведет к тому, что испытуемые вообще отказывают искать решение поставленной задачи.

ММШ - метод мозгового штурма.

Суть данного метода - это предоставление учащимся определенной проблемы путем выдвижения различных гипотез, даже самых необычных и абсурдных. После того, как накоплен «банк» различных идей, идет проработка каждой из них, детальный анализ и обсуждение. В процессе данной работы формируется групповое мышление, умение вести дискуссию, участвовать в обсуждении, предлагать варианты решения поставленных задач.

МВЗ - метод внезапных запрещений.

Учащимся на определенном этапе дается запрет на использование или применение какого-либо механизма. Например, если поставлена задача на построение кинематических цепей, то учащимся ставить запрет на использование какой-либо передачи или ее разновидности, например, запрет на использование зубчатой или зубчатой цилиндрической, конической, червячной передачи. Преимущества данного метода заключаются в том, что позволяют разрушить шаблоны, штампы мышления, задействовать творческие механизмы. В конструировании и робототехнике - это возможность найти неизвестное применение известным устройствам, деталям или узлам. Метод позволяет формировать у учащихся умения изменять свою деятельность в зависимости от конкретных складывающихся обстоятельств.

МСЭ - метод скоростного эскизирования.

Данный метод направлен на формирование умений учащихся наглядно представлять себе конструкцию, механизм, инструкцию по сборке. Учащимся предлагается рисовать то, что они мысленно представляют себе в тот или иной момент деятельности. Например, можно предложить учащимся изображать процесс размышления - рисовать все конструкции, которые приходят в голову. Данный метод позволяет определить, насколько сформировано образное мышление, умение трансформировать возникающие образы, представлять мысленно и зрительно образ собираемой конструкции. Для учащихся это дополнительная возможность для формирования навыков целеполагания, планирования, контроля, т.е. регуляции своей деятельности, творческого процесса.

МНВ - метод новых вариантов.

Учащимся предлагается решить задачу другим способом, а может быть даже и не одним. Учитель предлагает найти несколько вариантов решения поставленной задачи. Благодаря данному методу происходит активизация мыслительной деятельности, творческий подход к решению проблемы, определенной познавательной задачи.

МИН - метод информационной недостаточности.

Учащимся ставится задача в условиях недостаточности имеющихся данных, необходимых для решения. В условии задачи могут быть опущены различные функциональные и (или) структурные характеристики объекта, например, скорость вращения, форма, направление движения и т.п. Вариантом данного метода может быть использование различных форм представлений исходных условий задачи.

МИП - метод информационной перенасыщенности.

В отличие от предыдущего метода, в методе информационной перенасыщенности предлагаются заведомо лишние сведения, которые призваны ввести в заблуждение, запутать учащихся. При наличии определенного запаса знаний учащиеся видят данные лишние детали. Разновидности метода - подсказка, содержащая лишние данные. Преподаватель должен решить, говорить ли учащимся о наличии лишних данных, это зависит от уровня подготовленности учеников.

МА - метод абсурда.

Преподаватель предлагает решить учащимся заведомо невыполнимую задачу. Ярким примером данного метода является задача на создание вечного двигателя. Также учащимся можно предложить создать устройство, которое можно применять совершенно с другой целью, чем это требуется по условию).

МСД - метод ситуационной драматизации.

Суть метода заключается в том, что в ход решениям задачи вводятся какие-либо изменения. Их цель - вызвать затруднения у учащихся. Это могут быть вопросы-помехи, которые задает педагог по ходу решения. Данный метод стимулирует формирование критического мышления, умение анализировать имеющуюся информацию, не поддаваться на помехи, выполнять ход решения поставленной задачи.

Одной из распространенных в последние годы является такой метод обучения, как метод проектов. Каждый проект обеспечивает реализацию всех направлений развития личности при возможном выделении наиболее важных, актуальных для того или иного направления внеурочной деятельности. Проектная деятельность имеет ряд преимуществ:

- в основе метода проектов заложены задачи по формированию универсальных учебных действий, обозначенных в соответствующем разделе программы школы в соответствии с ФГОС;

- проектная деятельность позволяет интегрировать различные виды внеурочной деятельности: интеллектуально-познавательную, художественно-творческую, трудовую и др;

- в процессе выполнения проектов появляется возможность для удовлетворения интересов учащихся, в применении теоретических знаний, приобретении индивидуального и коллективного опыта решения реальных проблем, имеющих личную или социальную значимость.

В процессе преподавания  курса «Образовательная робототехника» условно можно разделить на две большие части.

1. Конструирование - процесс создания модели, машины, сооружения, технологии с выполнением проектов и расчетов. Занимаясь конструированием, ребята изучают простые механизмы, учатся при этом работать руками, они развивают элементарное конструкторское мышление, фантазию, изучают принципы работы многих механизмов.

2. Программирование - процесс составления упорядоченной последовательности действий (программы) для ЭВМ; научная дисциплина, изучающая программы для ЭВМ и способы их составления, проверки и улучшения. На этапе программирования школьники переходят на более высокий уровень: игровая составляющая начинает уступать место серьезному продуманному изучению среды «Образовательной робототехники», что требует вдумчивости и терпения. Во время программирования у школьников формируется логическое мышление.

Таким образом, образовательная робототехника как интегративный курс обладает значительным потенциалом в школьном обучении, отвечая требованиям современного производства, способствуя углублению и систематизации знаний учащихся по основным школьным предметам, позволяя сориентироваться в выборе будущей профессии. С помощью многосторонних межпредметных связей образовательной робототехники с базовыми школьными предметами задачи обучения, развития и воспитания учащихся решаются на качественно новом уровне, закладывается фундамент для комплексного подхода в решении сложных проблем реальной действительности. К формам обучения учащихся во внеурочной деятельности по образовательной робототехнике можно отнести занятия (теоретические, практические, комбинированные), к методам - метод проблемного обучения, игровой метод, метод проектов.

Занятия с обучающимися проходят по возрастной категории: 5-8 классы, в объединении занимается 15 человек. Материальная база состоит из 6 комплектов LEGO MINDSTORMS, моноблоки – 12шт., проектор, интерактивную доску, фотоаппарат, видеокамеру, конструкторы для работы с детьми от +5 до +17 лет .

Обучающиеся 5 класса занимаются конструированием и управлением простыми роботами (выполнение по готовым схемам), ребята 6-8 классов выполняют и программируют более сложных роботов, которых собирают как по схеме, так и по установленным параметрам.

Результаты (продукты) научно-исследовательской деятельности:

- графическая программа EV3: движение по прямой, движение до чёрной линии, движение по чёрной линии;

- «робот-гоночная машина», «робот-сортировщик», «робот-мультибот».

- комплект программ на графическом языке RoboLab для программирования NXT роботов:

равноускоренного движения, движения робота по квадрату, движения по замкнутой кривой линии, движения по линии «змейка», движения по окружности с 5-ю повторениями, используя цикл-счётчик, движения, используя конструкцию ветвления;

- исследовательская работа: «Создание программы поворота робота, в которой колеса вращаются в разные стороны»;

- эксперименты с датчиками.

Введение образовательной программы "Робототехника" в школе изменило картину восприятия учащимися технических дисциплин. Применение на практике теоретических знаний, привело к формированию предметных и метапредметных универсальных учебных действий.