Занятия по робототехнике Тема: «Командная игра: управление групповым взаимодействием роботов»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 4»

Номинация:3.4. Внеурочная деятельность.

Категория материала: методическая разработка

Методическая разработка

Занятия по робототехнике

Тема: «Командная игра: управление групповым взаимодействием роботов»

Автор: Кожухарь Виктория Александровна, учитель (труда) технологии, МАОУ СОШ № 4, высшей квалификационной категории

Тел. 89223246478

г. Чайковский, 2026г.

Аннотация.

Данная методическая разработка предназначена для учителей технологии, информатики и педагогов дополнительного образования,

Ключевая проблема, которой посвящена разработка: Разрыв между умением обучающихся 5 – х классов, программировать одного робота для выполнения изолированных задач и необходимостью решать современные комплексные проблемы, требующие координации нескольких роботов.

Конкретными аспектами проблем являются, неразвитость системного мышления обучающихся и дефицит практических навыков в командной разработке сложных систем. Данная разработка направлена на преодоление этих барьеров, предоставляя педагогу структурированный инструмент для обучения основами распределенного управления и коллективного интеллекта в робототехнике.

Сведения об авторе:

Автор: Кожухарь Виктория Александровна, учитель (труда) технологии, МАОУ СОШ № 4, высшей квалификационной категории

Тел. 89223246478

СОДЕРЖАНИЕ

2. Пояснительная записка

В настоящее время образовательная робототехника в России является динамично развивающейся областью, получившей мощную поддержку на государственном уровне. Она интегрирована в школы, центры дополнительного образования и является ключевым элементом в популяризации научно-технического творчества среди детей и молодежи. Разработаны и находятся в открытом доступе комплексные образовательные программы, созданные в рамках Национальной технологической олимпиады (НТО) и Кружкового движения. Их главное достоинство — системный подход, объединяющий методические материалы, практические задания на основе реальных олимпиадных задач и рекомендации по оснащению. Они ориентированы на подготовку к командным инженерным соревнованиям и знакомство с актуальными технологическими вызовами. Соревновательный формат резко повышает вовлеченность и интерес учащихся к предмету. Участие в командных соревнованиях стимулирует развитие коммуникации, сотрудничества и совместного решения проблем — навыков, критически важных в XXI веке.  Мероприятия служат эффективным инструментом для выявления талантливой молодежи и стимулирования интереса к инженерным и IT-профессиям. Современные образовательные решения делают акцент на практическое, проектное обучение, где учащиеся через создание роботов осваивают вычислительное мышление, инженерию и итеративный подход к решению задач.

Несмотря на обилие мероприятий, наблюдается существенный методический пробел в системном обучении. Также имеется недостаток структурированных рекомендаций для педагогов, позволяющих поэтапно, от простого к сложному, ввести учащихся в тему распределенного управления, организации коммуникации между роботами, распределения ролей и разработки групповых стратегий в рамках доступной и воспроизводимой игровой модели. Предлагаемая работа полностью соответствует логике перехода «от соревновательной логики к логике непрерывного образовательного процесса» вокруг технологических направлений.

Настоящая методическая рекомендация призвана оказать конкретную и системную помощь педагогам дополнительного образования и учителям технологии и информатики.

Предоставляется готовый, структурированный и гибко адаптируемый инструмент для внедрения сложной темы в учебный план без необходимости самостоятельной разработки «с нуля».

Обеспечивающий четкую пошаговую технологическую цепочку — от постановки игровой задачи и проектирования до отладки и проведения турнира.

Обучая школьников проектировать не отдельное устройство, а сложную систему с распределенными функциями, что является качественно новым уровнем в техническом творчестве.

Успешная реализация проекта и участие в турнирах на его основе становятся весомым достижением для портфолио, что может помочь при поступлении в вузы на технические специальности.

Цель: Создание учебно-методического комплекса, который через формат командной игры обеспечит эффективное освоение учащимися принципов, алгоритмов и практических навыков проектирования систем группового взаимодействия автономных роботов.

Задачи:

Сформировать у обучающихся систему ключевых понятий: модели взаимодействия, коммуникация, координация, распределение ролей.

Отработать практический навык разработки и отладки алгоритмов для группы роботов.

Практическая значимость разработки:

Разработка имеет высокую прикладную ценность для всех участников образовательного процесса и выходит за рамки учебного занятия.

1. Для педагога:

• Готовый инструментарий: Предоставляет структурированный, готовый к применению контент (теория, практика, проекты) для проведения цикла занятий, что существенно экономит время на подготовку.

• Повышение квалификации: Систематизирует знания в актуальной и сложной области робототехники — распределённых системах.

• Основа для соревнований: Является методической базой для подготовки команд к конкурсам, где требуется координация нескольких роботов (например, «Робофест», «World Robot Olympiad» в соответствующих номинациях).

Для обучающихся:

• Мост к реальным технологиям: Даёт понимание принципов, лежащих в основе реальных технологических систем: от роя дронов и автономных складов до умных транспортных систем и поисково-спасательных роботов.

• Развитие востребованных компетенций: Формирует навыки 21 века: системное мышление, командная разработка сложных проектов, решение нетривиальных задач, где нет единственно правильного ответа.

3. Методика использования предложенных материалов

• Данная разработка рассчитана на обучающихся 10-12 лет. И представляет собой модульный конструктор, элементы которого педагог может адаптировать под свои условия: уровень группы, количество занятий, имеющееся оборудование.

1. Подготовительный этап (для педагога):

Выберите из предложенных практических заданий те, которые можно реализовать на ваших конструкторах (Lego Mindstorms/SPIKE, Arduino, TRIK и др.). Заранее подготовьте необходимое количество робоплатформ, датчиков и элементов поля.

• Формирование команд: Заблаговременно разделите группу на постоянные команды по 3-4 человека, учитывая баланс навыков (конструктор, программист, стратег, тестировщик).

2. Основной этап (цикл занятий «от простого к сложному»)

Последовательно проводите занятия.  Преподнесите теорию блоками, а затем предложите командам выбрать один из итоговыхпроектов. Материалы практических заданий (приложение1-3) становятся для команд справочными пособиями, к которым они обращаются во время сборки роботов. Педагог выполняет роль консультанта. Обязательно организуйте совместную работу за одним компьютером и одним роботом для выработки общего решения.

Рефлексия: После тестирования алгоритма просите команды описать, как, по их мнению, взаимодействовали роботы. Сравнивайте задумку с реальным поведением, анализируйте расхождения. Проведите открытый показ итоговых работ. Обязательный вопрос к команде: «Какую модель взаимодействия вы использовали и почему?»

Контроль и оценка:

• Используйте предложенные критерии оценки как основу для оценочного листа.

• Внедрите формативное оценивание: в течение проекта давайте короткие устные обратные связи каждой команде по их прогрессу.

• Самооценка и взаимооценка: После защиты предложите командам оценить свой вклад и работу других по простым критериям (логика, работоспособность, креативность).

Материалы разработки служат каркасом и источником идей, эффективность которого напрямую зависит от гибкости педагога в его применении и ориентации на конкретные образовательные результаты своей группы.

4. Описание опыта работы.

С сентября 2022 года робототехника - обязательный модуль школьной дисциплины «Технология» для учеников среднего звена (требование Федеральных государственных образовательных стандартов). В 2025 учебном году, я начала работать учителем технологии. Робото‌техника стала одним из моих ключевых направлений. Мне очень интересно вдохновлять учеников на изучение робототехники и развивать у них навыки творчества и логического мышления. Вместе с детьми мы принимали участие в различных конкурсах, таких как «Хакитон», где занимались разработкой и программированием Виар — образовательной платформы для создания и управления роботами. «КвантоЕлка», где разрабатывали робототехническую модель «Елки».

На занятиях технологии я стремлюсь передать знания и навыки в области робототехники в игровой форме, обучая детей управлять групповым взаимодействием роботов и развивая командные навыки. Моя цель — сделать процесс обучения увлекательным и познавательным, стимулируя интерес к инженерии и технологиям. Дети не только 5-х классов, но и старше, активно и с интересом включаются в работу. Такие занятия — это мощный инструмент, который трансформирует робототехнику из технического хобби в полноценную проектную и исследовательскую деятельность. Они готовят детей не просто к инженерным профессиям, а к жизни в мире, где успех зависит от способности эффективно работать в команде и управлять сложными системами. И данная методическая разработка , это эффективный инструмент, который поможет педагогу достичь желаемых результатов.

5. Основная часть.

Данная разработка переносит акцент с индивидуального проектирования робота на коллективную работу системы из нескольких взаимодействующих устройств. На примере динамичной футбольной метафоры учащиеся изучают основы распределения ролей, синхронизации процессов и обмена сигналами между роботами. Это формирует фундамент для понимания сложных концепций современной робототехники

Цель занятия

Создать и запрограммировать систему из трех взаимодействующих роботизированных моделей, способную слаженно выполнять общий игровой сценарий.

Задачи

• Образовательные:

  • Изучение на практике методов синхронизации (по таймеру, по датчику, по сообщению).

  • Создание отдельных программ для разных устройств, работающих по общему алгоритму.

• Развивающие:

  • Развитие системного и алгоритмического мышления.

  • Развитие навыков командной работы, проектного планирования и отладки сложных систем.

• Воспитательные:

  • Формирование понимания ценности координации и четкой коммуникации для достижения общей цели.

  • Планируемые результаты

• Предметные: Умение программировать реакцию робота на внешние события (сигнал датчика, истечение времени) и генерировать сигналы для других устройств.

• Метапредметные: Умение разбивать сложную задачу на подзадачи, распределять их в группе и интегрировать части в целостную работающую систему.

• Личностные: Получение опыта решения нестандартной инженерной задачи, повышение мотивации через игровой соревновательный контекст.

6. Материалы

Подробный сценарий занятия

Этап 1. Введение и постановка задачи (15 минут)

• Мотивация: Просмотр короткого видеофрагмента о слаженной игре футбольной команды или синхронной работе роботов-складских погрузчиков. Обсуждение: что нужно, чтобы действия отдельных игроков привели к общему успеху? Подводим к понятиям «роль», «сигнал», «координация».

• Объявление миссии: «Создать роботизированную команду для выполнения пенальти. Один робот (Футболист) должен бить по мячу, второй (Вратарь) – защищать ворота, а третьи (Болельщики) – поддерживать команду и сигнализировать об успехе».

• Распределение ролей в группе: Конструкторы, программисты, тестировщики, капитан-координатор.

Этап 2. Конструирование и индивидуальное программирование (40 минут)

Группа разбивается на три подгруппы, каждая работает над своим роботом по карточке-заданию(Приложение 1-3)

Роль педагога: Консультирует подгруппы, помогает решать локальные задачи сборки и отладки простых программ.

Этап 3. Интеграция и организация взаимодействия (25 минут)

Ключевой вызов: «Как заставить роботов действовать не по отдельной кнопке, а как одну систему?»

1. Совместное проектирование алгоритма. Учитель помогает группе нарисовать на доске общую схему взаимодействия:

Шаг 1 (Старт): Оператор запускает программу Футболиста (удар).
Шаг 2 (Взаимодействие 1): Катящийся мяч пересекает линию перед воротами. Датчик расстояния Вратаря регистрирует это и запускает его программу (рывок в сторону).
Шаг 3 (Взаимодействие 2): После удара оператор вручную наклоняет датчик наклона Болельщиков, имитируя громкий гол трибун. Их программа запускается, начинается «празднование».

1. Отладка системы. Команда собирает роботов на игровом поле, соединяет все компьютеры с блоками WeDo и проводит первые интеграционные испытания. Важно настроить чувствительность датчиков и расстояния.

Этап 4. Демонстрация и рефлексия (10 минут)

• Каждая команда представляет свою «робофутбольную» систему.

• Анализ и обсуждение:

  1. Где в этой системе самое слабое звено? (Часто – ручной триггер для болельщиков).

  2. Как можно усовершенствовать систему, чтобы сделать ее полностью автономной? (Идеи: использовать датчик касания Вратаря как сигнал успешного save/goal для Болельщиков).

  3. Где в реальном мире работают похожие системы? (Конвейерный завод, где один станок передает деталь другому; автоматическая парковка, где шлагбаум открывается после срабатывания датчика)

4. Критерии оценки

Данная разработка превращает занятие по робототехнике в увлекательный инженерный квест, где успех зависит не только от технических навыков, но и от способности детей договариваться, мыслить как система и работать на общий результат.

Подготовительный этап (до занятия)

Для учителя:

1. Техническая подготовка:

   • Проверить работоспособность всех наборов LEGO WeDo 1.2

   • Установить и протестировать программное обеспечение на компьютерах

   • Подготовить игровые поля (ватман с разметкой)

   • Заранее собрать образцы моделей для демонстрации

2. Дидактическая подготовка:

   • Подготовить презентацию с примерами группового взаимодействия роботов

   • Создать таблицу для оценки командной работы

3. Организационная подготовка:

   • Сформировать команды по 3-4 человека с учетом уровня подготовки

   • Продумать рассадку для каждой команды

   • Подготовить коробки для хранения деталей

Структура занятия с временными рамками

Критерии оценки работы команд

Данная методика позволяет системно организовать учебный процесс, обеспечивая достижение образовательных целей при сохранении высокой мотивации учащихся через игровую форму и соревновательный элемент. Превращая занятие по робототехнике в увлекательный инженерный квест, где успех зависит не только от технических навыков, но и от способности детей договариваться, мыслить как система и работать на общий результат.

7. Заключение

Проведение занятия по теме «Командная игра: управление групповым взаимодействием роботов» является важным шагом в формировании у обучающихся ключевых компетенций XXI века. Данная методическая разработка демонстрирует, как через формат проектной игры можно органично соединить техническое обучение и развитие социальных навыков.

Основные педагогические результаты и ценность занятия:

1. Интеграция знаний и навыков: Занятие позволяет выйти за рамки простого конструирования и программирования одиночного робота. Учащиеся на практике осваивают сложные концепции распределённых систем, параллельных процессов и ролевого моделирования, что является основой для понимания современных технологий — от беспилотного транспорта до «умных» фабрик.

2. Приоритет системного мышления: Главный вывод, к которому должны прийти ученики, — успех миссии зависит не от совершенства одного устройства, а от слаженности, предсказуемости и эффективности взаимодействия всех участников группы. Этот принцип актуален как в робототехнике, так и в любой командной деятельности человека.

3. Формирование метапредметных умений: Практическая ценность разработки заключается в создании условий для одновременного развития:

   • Технической грамотности (алгоритмизация, отладка).

   • Социального интеллекта (коммуникация, распределение ролей, разрешение конфликтов в команде).

   • Критического мышления (анализ неудач, итеративное улучшение решения).

4. Мотивационный потенциал: Игровой формат, элемент соревнования и чёткая, ограниченная по времени задача превращают сложный учебный процесс в увлекательный челлендж. Это поддерживает высокий уровень вовлечённости и создаёт положительный эмоциональный опыт, что крайне важно для дальнейшего интереса к инженерным специальностям.

Рекомендации для педагога: Успех реализации этого занятия напрямую зависит от готовности преподавателя выступать в роли фасилитатора и наставника, а не просто транслятора знаний. Важно поощрять поисковую активность команд, допускать возможность конструктивной неудачи на первом прогоне и направлять рефлексию в продуктивное русло. Предложенное занятие — это не финальный результат, а стартовая точка для более глубоких проектов: от создания роботов, «общающихся» через датчики или Bluetooth, до моделирования сложных групповых поведений на основе алгоритмов роевого интеллекта.

Таким образом, данная разработка способствует не только достижению конкретных образовательных целей в области робототехники, но и вносит вклад в воспитание нового поколения инноваторов, способных творчески мыслить, эффективно работать в команде и решать комплексные междисциплинарные задачи.

8. Список использованных источников.

1. Волкова В. В. Методическая разработка занятия по робототехнике «Конструирование мобильного робота». — Полезная модель для структурирования целей, задач и технологической карты занятия.

2. Шибанова Е. А. Дидактическая игра с использованием робототехнического набора MatataLab «Разведчик Бот». — Идея игрового сценария с ролями, полем и элементами соревнования.

3. Топ-10 полезных игр для изучения робототехники и программирования. — Обзор игровых приложений (LightBot, Robozzle), которые можно использовать на этапе актуализации знаний об алгоритмах.

4. Отчет о деловой игре «Робототехника: от создания до внедрения» в школе №619 Санкт-Петербурга. — Пример успешного опыта организации проектной командной работы школьников в ограниченное время.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/630919-zanjatija-po-robototehnike-tema-komandnaja-ig