Понад двадцять років я працюю у сфері освітньої робототехніки як учитель, методист, розробник навчальних програм і автор робототехнічних моделей.

За цей час мені доводилося створювати окремі заняття, довготривалі курси, позашкільні програми та повноцінний шкільний курс робототехніки. В Україні я реалізовував робототехніку як регулярний навчальний предмет, який проводився систематично — так само, як уроки математики, природничих наук або інформатики.

Я працював із різними віковими групами, навчальними платформами та форматами роботи, спостерігав за розвитком дітей у звичайних класах і під час підготовки до змагань. Саме цей досвід переконав мене, що освітню та змагальну робототехніку не можна ані змішувати, ані протиставляти.

Вони використовують схоже обладнання, конструювання, програмування, мотори та сенсори. Проте мають різні цілі, різну організацію навчального процесу і потребують різних педагогічних підходів.

Я не вважаю, що один напрямок кращий за інший. Навпаки, вони нерозривно пов’язані. Але для створення якісної програми необхідно чітко розуміти, де закінчується звичайний освітній курс і починається цілеспрямована підготовка команди до змагань.

Освітня робототехніка

Освітня робототехніка: розвиток дитини, а не підготовка до турніру

Головна мета освітньої робототехніки — не перемога на змаганнях і не створення одного максимально ефективного робота.

Її основна мета — всебічний розвиток дитини за допомогою сучасних технологій.

Під час занять учні поступово знайомляться з основами інженерії та механіки, алгоритмічним мисленням, програмуванням, роботою моторів і сенсорів, математичними та природничими поняттями, аналізом даних, проєктуванням і тестуванням.

Вони навчаються не просто повторювати готову інструкцію, а шукати власні рішення, знаходити й виправляти помилки, працювати в команді, пояснювати свої ідеї та презентувати результат.

Наприклад, платформи VEX GO та VEX IQ дають можливість не обмежувати заняття створенням машин, які лише рухаються вперед або виконують команди на полі. Учні можуть конструювати маніпулятори, роботизовані руки, транспортні моделі, механізми з різними типами передач, пристрої для дослідження фізичних явищ і багато іншого.

Саме різноманітність тем і моделей є однією з головних переваг освітньої робототехніки.

Дитина не працює весь навчальний рік лише з одним роботом. Вона постійно зустрічається з новим завданням, новою конструкцією, новим механізмом і новою проблемою.

Сьогодні ми можемо вивчати зубчасті передачі. Наступного заняття — роботу сенсора відстані. Потім — швидкість, силу, кут повороту, координати, умовні оператори або цикли. Після цього діти застосовують отримані знання у практичному проєкті.

Таким чином, робототехніка стає не окремою технічною розвагою, а освітнім середовищем, у якому поєднуються інженерія, програмування, математика, природничі науки, дизайн і творче мислення.

Освітня робототехніка має бути масовою

Ще одна важлива особливість освітньої робототехніки — її масовість.

До такого навчання можна залучити значно більше дітей, ніж до роботи у змагальних командах.

Освітня робототехніка може існувати у форматі позашкільного гуртка, факультативу, короткострокового курсу, літньої програми, окремого STEM-проєкту або регулярного шкільного предмета.

В Україні я реалізовував повноцінний шкільний курс робототехніки, який проводився регулярно — так само, як уроки математики, природничих наук або інформатики.

На мою думку, саме такий формат є надзвичайно важливим. Робототехніка не повинна залишатися заняттям лише для кількох дітей, яких батьки привели до приватного клубу. Вона може стати частиною сучасної шкільної освіти та бути доступною значно ширшому колу учнів.

Проте масовість не повинна призводити до втрати якості.

Якщо у класі навчається 28–30 дітей, проводити повноцінний практичний урок робототехніки з усім класом надзвичайно складно. Учителю необхідно одночасно контролювати конструювання, програмування, розподіл деталей, підключення обладнання, техніку безпеки та роботу кожної команди.

Тому великий клас бажано розділяти щонайменше на дві групи.

Коли вчитель працює із 14–15 учнями, він має значно більше можливостей приділити увагу кожній дитині, допомогти з конструкцією, пояснити програму та побачити, хто дійсно працює, а хто лише спостерігає.

Є також питання матеріального забезпечення. Робототехніка є практичним предметом, тому школа повинна мати достатню кількість комплектів, комп’ютерів або планшетів, заряджених акумуляторів, запасних деталей і місця для тестування моделей.

Якщо обладнання недостатньо, частина дітей неминуче залишається без активної роботи. Саме нестача комплектів і технічних ресурсів часто стає однією з головних перешкод для впровадження регулярного курсу робототехніки у школі.

Змагання як частина освітньої робототехніки

Освітня робототехніка не виключає змагань.

Навпаки, невеликі змагальні завдання можуть бути дуже ефективним педагогічним інструментом. У моїх програмах приблизно кожне четверте заняття може містити певний елемент змагання.

Це можуть бути робот-сумо, перетягування канату, швидкісні перегони, проходження лабіринту, переміщення предметів, автономне паркування, подолання смуги перешкод або виконання місії за обмежений час.

Такі вправи додають емоцій, допомагають перевірити отримані знання та мотивують дітей удосконалювати свої конструкції й програми.

Але результат такого змагання не повинен ставати головною оцінкою дитини.

Перемога — це лише один із можливих результатів. Значно важливіше, чи зрозумів учень принцип роботи механізму, чи зміг знайти помилку, чи вдосконалив програму, чи навчився аргументувати своє інженерне рішення.

У цьому сенсі дуже корисним є VEX GO Competition Field.

Незважаючи на слово Competition у назві, це поле можна ефективно використовувати не лише для проведення повного змагання. Воно може бути звичайним навчальним інструментом на уроках.

Учителю необов’язково одразу пропонувати дітям виконання всіх офіційних місій або вимагати використання лише стандартного змагального робота.

Можна запропонувати коротке завдання:

• доставити один об’єкт;
• перемістити певний елемент поля;
• відкрити механізм;
• підняти предмет;
• доїхати до визначеної зони;
• виконати одну місію автономно;
• створити власного робота для окремої частини поля.

Діти можуть використовувати різноманітні моделі, а не лише одного базового робота. Завдяки цьому змагальне поле перетворюється на універсальне середовище для коротких інженерних і програмувальних задач.

Учні поступово вчаться аналізувати місію, планувати послідовність дій, тестувати механізм, знаходити недоліки й удосконалювати програму. Водночас урок залишається різноманітним і не перетворюється на багатомісячну підготовку до одного конкретного турніру.

Що таке змагальна робототехніка

Змагальна, спортивна або олімпіадна робототехніка має іншу логіку.

Її метою є підготовка команди до конкретного регламенту, поля та набору завдань.

На початковому етапі діти можуть використовувати базову модель робота, щоб опанувати рух уперед і назад, точні повороти, роботу трансмісії, керування моторами, використання сенсорів, базові алгоритми та створення автономних програм.

Учні також знайомляться з принципами керування окремими механізмами, командною взаємодією та розробкою стратегії.

Після цього навчальний процес поступово концентрується навколо конкретної проблеми на змагальному полі.

Діти аналізують правила, визначають можливі способи отримання балів, обирають пріоритетні місії, створюють механізми, тестують їх, змінюють конструкцію та багаторазово повторюють ті самі дії.

На відміну від освітнього курсу, де майже кожне заняття може містити нову модель або нову тему, у змагальній робототехніці одна конструкція розвивається протягом тривалого часу.

Учні можуть десятки разів змінювати положення мотора, форму захвату, передавальне відношення, розташування сенсора або кілька команд у програмі, щоб виграти частку секунди чи зробити рух стабільнішим.

Це вже не широка подорож різними темами робототехніки, а глибока робота над одним проєктом.

Змагальна робототехніка потребує терпіння

Зовні змагання виглядають дуже динамічно: команди, яскраві поля, таймер, судді, емоції, перемоги та нагороди.

Але підготовка до них часто є надзвичайно рутинною.

Один робот. Одне поле. Ті самі ігрові об’єкти. Один і той самий маршрут. Десятки або навіть сотні повторень.

Робот може правильно виконати завдання дев’ять разів, але помилитися під час десятого запуску. Команда повинна зрозуміти причину нестабільності, внести зміни й почати тестування знову.

Саме тому підтримувати мотивацію змагальної команди іноді складніше, ніж інтерес учнів на звичайному освітньому курсі.

Не кожна дитина, якій подобається будувати нові моделі, готова місяцями вдосконалювати один механізм. І навпаки: учень, який не завжди яскраво проявляє себе на звичайних заняттях, може виявитися надзвичайно сильним у тестуванні, розробці стратегії або налагодженні автономного руху.

Участь у команді вимагає не лише технічних здібностей. Вона потребує дисципліни, відповідальності, терпіння, стійкості до невдач і готовності виконувати повторювану роботу.

Пульт дистанційного керування чи програмування?

Окремо хочу висловити свою принципову педагогічну позицію.

Я категорично не підтримую ситуацію, коли дитяча змагальна робототехніка фактично зводиться лише до керування машиною за допомогою пульта дистанційного керування.

Безумовно, навички керування мають значення. Дитина повинна розуміти поведінку робота, його швидкість, інерцію, маневровість і можливості механізмів.

Проте сам пульт не повинен замінювати програмування.

Робот — це не просто дистанційно керована машина. Саме поняття робота передбачає наявність процесора, сенсорів і програми, яка дозволяє пристрою автономно виконувати певні дії.

Тому навіть якщо формат змагання містить етап ручного керування, у процесі підготовки діти обов’язково повинні створювати автономні алгоритми.

Це можуть бути навіть дуже короткі завдання:

• проїхати задану відстань;
• повернути на точний кут;
• зупинитися перед перешкодою;
• знайти лінію;
• підняти та перемістити об’єкт;
• виконати послідовність із двох або трьох дій;
• відреагувати на показання сенсора;
• самостійно виконати одну місію на полі.

Саме програмування змушує дитину аналізувати завдання, розбивати його на етапи, передбачати поведінку конструкції та шукати причини помилок.

Керування пультом розвиває реакцію і координацію. Автономне програмування розвиває алгоритмічне, інженерне та системне мислення.

Тому в моєму розумінні повноцінна змагальна робототехніка повинна обов’язково містити програмну складову.

Чому змагальна робототехніка рідко може бути регулярним уроком

Освітній курс можна включити до шкільного розкладу для всього класу або паралелі. З олімпіадною підготовкою ситуація інша.

Змагальна команда часто формується з дітей приблизно одного віку, але вони можуть навчатися у різних класах. Їх об’єднує не належність до конкретного класу, а рівень підготовки, інтерес, мотивація та готовність регулярно працювати над одним проєктом.

Тому змагальна робототехніка зазвичай існує як позакласний гурток, шкільна команда, клубна програма, додаткові тренування або окремий курс підготовки до турніру.

Є також суттєве обмеження за кількістю учасників.

Уявімо школу, де навчається 500 дітей. Навіть якщо лише 10% із них зацікавляться освітньою робототехнікою, це вже 50 учнів. За наявності ресурсів таких дітей може бути й більше.

Але одна змагальна команда не може складатися з 50 дітей.

Залежно від регламенту, віку та формату змагання над одним роботом можуть працювати приблизно від двох до восьми учнів. І навіть у такій групі необхідно дуже чітко розподіляти ролі.

Хтось відповідає за конструювання. Хтось — за програмування. Хтось — за тестування, документацію, стратегію або керування роботом.

Якщо дітей навколо одного робота надто багато, частина команди неминуче залишається пасивною. Виникає ситуація, коли двоє учнів працюють, а решта лише спостерігають.

Тому змагальна робототехніка за своєю природою не може бути настільки масовою, як освітня.

Приклад VEX IQ

Платформа VEX IQ добре демонструє зв’язок між освітньою та змагальною робототехнікою.

Її можна використовувати для звичайного навчального курсу: вивчати рух, обертання, сенсори, механічні передачі, маніпулятори, цикли, умови та інженерний процес.

Після засвоєння базових тем учні можуть перейти до підготовки за правилами змагань VEX IQ.

На цьому етапі змінюється не обов’язково обладнання — змінюється мета роботи.

На освітньому занятті вчитель може сказати:

«Сьогодні ми вивчаємо принцип роботи сенсора відстані».

Під час олімпіадної підготовки запитання звучатиме інакше:

«Як використати сенсор відстані, щоб робот стабільно зупинявся перед об’єктом на полі?»

У першому випадку головною є навчальна тема. У другому — конкретний результат, для досягнення якого учень застосовує вже отримані знання.

Саме тому якісний базовий курс значно полегшує подальший перехід до спортивної робототехніки. Дитина вже розуміє принципи роботи конструкцій, моторів і сенсорів, тому може зосередитися на стратегії, надійності та вдосконаленні робота.

Спочатку навчання — потім відбір команди

На мою думку, один із найкращих шляхів організації робототехніки у школі або навчальному центрі виглядає так: спочатку діти проходять базовий курс освітньої робототехніки, а вже після цього частина з них переходить до змагальної команди.

Перший рік навчання дає можливість побачити значно більше, ніж одноразове тестування або короткий відбір.

Учитель може оцінити технічне мислення дитини, інтерес до програмування, здатність працювати в команді, терпіння під час тестування, реакцію на невдачі, уважність, відповідальність і самостійність.

Водночас сама дитина отримує можливість зрозуміти, що їй подобається більше.

Хтось захоплюється створенням нових моделей. Хтось — програмуванням. Хтось любить швидкі змагання. А комусь найбільше подобається методично тестувати один механізм, доки він не почне працювати стабільно.

Тільки після такого досвіду відбір до команди стає усвідомленим і педагогічно обґрунтованим.

При цьому йдеться не лише про відбір найсильніших учнів. Необхідно знайти дітей, які доповнюватимуть одна одну.

Команді потрібні не тільки конструктори чи програмісти. Їй також потрібні уважні тестувальники, стратеги, організатори та діти, здатні підтримувати партнерів і відповідати за спільний результат.

Змагання виховують не лише майбутніх переможців

У спорті тренери часто говорять: ми не просто готуємо спортсменів до змагань — ми готуємо дітей до життя. Спочатку має бути людина, а вже потім спортсмен.

На мою думку, цей принцип повною мірою стосується і спортивної робототехніки.

Змагання не повинні бути лише про кубки, медалі, рейтинги та перемоги.

Кубок залишиться на полиці, сезон завершиться, правила зміняться, а через кілька років дитина, можливо, взагалі перестане брати участь у робототехнічних турнірах.

Але людина залишиться.

Разом із нею залишаться характер, сформовані звички, ставлення до праці, до партнерів по команді, до суперників і до власних помилок.

Якісна змагальна робототехніка може навчити дитину не здаватися після невдалого запуску, спокійно аналізувати власні помилки, відповідати за свою частину спільної роботи та поважати внесок інших учасників.

Вона вчить достойно перемагати й гідно програвати, дотримуватися правил навіть тоді, коли їх можна обійти, підтримувати команду у складний момент і працювати заради довготривалого результату.

Дитина має розуміти, що сильний суперник — це не ворог, а можливість побачити інший підхід, знайти власні слабкі місця та навчитися чогось нового.

Саме тому роль тренера або вчителя не обмежується створенням ефективного робота. Він також формує культуру команди.

Дорослий власним прикладом показує, як ставитися до перемоги, поразки, суддів, суперників та інших дітей.

Якщо тренер заради результату сам створює конструкцію, пише програму, підказує готові рішення або вчить обходити правила, дитина також отримує урок. Але це вже не урок інженерії, відповідальності та чесної праці.

Команда може отримати кубок, але втратити значно більше.

Тому результат спортивної робототехніки не можна оцінювати лише місцем у турнірній таблиці. Не менш важливо, якою стала дитина у процесі підготовки.

Два напрямки — одна освітня система

Освітню та змагальну робототехніку не потрібно протиставляти.

Освітня робототехніка створює фундамент. Вона знайомить велику кількість дітей з інженерією, програмуванням, математикою, природничими науками та сучасними технологіями.

Змагальна робототехніка дає частині учнів можливість поглибити ці знання, навчитися працювати над складним довготривалим проєктом, діяти в умовах обмежень і відповідати за спільний результат.

При цьому елементи змагання можуть і повинні бути присутніми у звичайних уроках. Так само змагальна підготовка повинна залишатися передусім навчальним і виховним процесом, а не перетворюватися лише на боротьбу за кубок.

Проблема виникає тоді, коли перемога стає важливішою за розвиток дитини.

Якщо дорослі самі створюють конструкцію, пишуть програму та залишають учням лише керування готовим роботом, зовні команда може показати високий результат. Але освітня цінність такого результату буде мінімальною.

Так само небезпечно, коли заради перемоги діти привчаються звинувачувати одне одного, зневажливо ставитися до суперників, шукати виправдання або сприймати будь-яку поразку як катастрофу.

Змагання завершуються, кубки з часом втрачають своє значення, а людина залишається.

З дитиною на все життя можуть залишитися витримка, відповідальність, чесність, повага до інших, здатність працювати в команді та звичка не зупинятися після першої невдачі.

Саме ці якості є найціннішим результатом спортивної робототехніки.

Тому спочатку ми повинні виховувати людину — і лише потім учасника змагань.

Головний критерій якісної робототехніки — не кількість медалей і не складність конструкції.

Головне питання звучить так:

Що саме дитина зрозуміла, створила, навчилася робити самостійно — і якою людиною вона стала у цьому процесі?

Саме тому освітня та змагальна робототехніка повинні розвиватися разом.

Перша відкриває світ технологій для великої кількості дітей. Друга дає найбільш мотивованим учням можливість піти далі, перевірити себе, навчитися долати труднощі та працювати заради команди.

А VEX GO та VEX IQ можуть бути ефективним містком між цими двома напрямками — від першої простої моделі на уроці до автономного робота, який виконує складну місію на змагальному полі.

Але найважливішим результатом цього шляху повинен залишатися не робот, не медаль і не кубок, а розвиток самої дитини.

Якщо вам потрібно більше інформації з Освітньої робототехніки – звертайтесь до мене.

Якщо Вам необхідна допомога, тренінги чи консультації – пишіть мені (vasyliuk.anatolii@gmail.com).

Автор: Анатолій Василюк.

Копіювання та використання матеріалів без особистої письмової згоди автора – заборонено!

!!!Зображення, що використовуються у статті, згенеровано ШІ.