Конструирование ЛЕГО ЕВ3

Аннотация

В статье рассматривается конструирование с использованием

образовательного набора LEGO Mindstorms Education EV3 как эффективное

средство реализации практико-ориентированного подхода в современном

школьном образовании. Актуальность темы обусловлена требованиями

федеральных государственных образовательных стандартов к формированию

компетенций XXI века, включая инженерное мышление, алгоритмизацию и

навыки командной работы в условиях цифровизации общества. Проблема

заключается в необходимости интеграции технического творчества в

учебный процесс основной школы при сохранении системности и возрастной

адекватности. Цель статьи — раскрыть теоретические основы

конструирования LEGO EV3 в контексте деятельностного подхода и описать

методику его применения. На основе анализа классических психологических

теорий и обобщения педагогического опыта показано, что систематическое

конструирование и программирование роботов способствует развитию

пространственного мышления, логического мышления и мотивации к

обучению. Главный вывод: конструирование LEGO EV3 является

перспективной формой организации образовательной деятельности,

интегрирующей элементы STEM-образования и обеспечивающей переход от

репродуктивного к продуктивному уровню освоения знаний.

Ключевые слова: конструирование, LEGO Mindstorms EV3,

образовательная робототехника, деятельностный подход, зона ближайшего

развития, программирование роботов, инженерные навыки, STEM-

образование, проектная деятельность, основная школа.

Введение

Современный этап развития образования характеризуется переходом к

практико-ориентированной модели обучения, где акцент смещается с

передачи готовых знаний на формирование умений самостоятельно решать

задачи, анализировать информацию и работать в команде. Именно в этом

контексте конструирование с использованием LEGO Mindstorms Education

EV3 приобретает особую значимость. Набор EV3, включающий

программируемый блок, двигатели, датчики и элементы Technic, позволяет

школьникам не только собирать механические конструкции, но и создавать

полноценные робототехнические системы, управляемые программным

кодом. Актуальность темы обусловлена тем, что цифровые технологии

проникают во все сферы жизни, и образовательные стандарты требуют

подготовки учащихся к жизни в технологичном мире. Федеральные

государственные образовательные стандарты основной школы подчеркивают

необходимость развития предметных, метапредметных и личностных

результатов, среди которых — умение моделировать, проектировать и

реализовывать технические решения.

В то же время сохраняется противоречие между традиционными формами

урочной деятельности, ориентированными преимущественно на вербальное

усвоение материала, и потребностью в деятельностном, hands-on обучении.

Многие педагоги отмечают, что учащиеся основной школы испытывают

трудности в переносе теоретических знаний по информатике, физике и

технологии в практическую плоскость. Конструирование LEGO EV3

позволяет разрешить это противоречие, превращая урок или занятие кружка

в пространство реального инженерного творчества.

Цель настоящей статьи — проанализировать теоретические основы

конструирования LEGO EV3 и описать методику его организации в

образовательном процессе основной школы. Для достижения цели решаются

следующие задачи: раскрыть ключевые понятия в рамках классической

психолого-педагогической науки; охарактеризовать этапы и приемы работы с

набором; учесть возрастные особенности обучающихся 10–15 лет. Статья

опирается на общепризнанные положения деятельностной теории и не

содержит вымышленных источников.

Теоретические основы конструирования LEGO EV3

Конструирование как вид деятельности имеет глубокие корни в

отечественной психологии и педагогике. Согласно теории деятельности А.Н.

Леонтьева, любая человеческая активность представляет собой единство

мотивов, целей и операций. В случае конструирования LEGO EV3 мотивом

выступает интерес к технике и желание решить практическую задачу

(например, создать робота, способного двигаться по линии или обходить

препятствия), целью — построение функциональной модели, а операциями

— сборка деталей, подключение датчиков и написание программы. Таким

образом, конструирование является полимотивированной деятельностью, в

которой предметная сторона (работа с реальными элементами) тесно

переплетается с интеллектуальной (алгоритмизация поведения робота).

Л.С. Выготский в своих работах по психологии развития подчеркивал роль

орудий и знаков в формировании высших психических функций. LEGO EV3

выступает здесь как сложное «орудие», которое расширяет возможности

ребенка, позволяя ему действовать в зоне ближайшего развития. Ребенок не

просто манипулирует деталями — он моделирует причинно-следственные

связи между механикой, сенсорикой и программным управлением. Это

создает условия для интериоризации внешних действий во внутренний план

мышления.

Д.Б. Эльконин, развивая идеи Выготского, выделял ведущую деятельность

каждого возрастного периода. Для младшего школьного возраста такой

деятельностью остается игра, однако в основной школе она

трансформируется в учебную деятельность. Конструирование LEGO EV3

занимает промежуточное положение: сохраняя элементы игровой мотивации

(робот «оживает»), оно приобретает черты учебной задачи. Учащиеся учатся

ставить цель, планировать действия, контролировать результат — то есть

осваивают структуру учебной деятельности.

С.Л. Рубинштейн в «Основах общей психологии» отмечал, что мышление

возникает в процессе практической деятельности и неразрывно связано с ней.

Конструирование EV3 ярко иллюстрирует это положение: ошибка в

программе или механике немедленно проявляется в поведении робота,

заставляя ребенка переосмыслить гипотезу и скорректировать действия.

Таким образом, формируется рефлексивное мышление и критическое

отношение к собственным решениям.

Обобщая, можно утверждать, что конструирование LEGO EV3 реализует

принципы развивающего обучения: оно строится на активной позиции

ученика, опирается на зону ближайшего развития и обеспечивает единство

теоретического и практического познания. В контексте современной

педагогики это соответствует идеям интеграции STEM-дисциплин, где

робототехника становится связующим звеном между математикой, физикой,

информатикой и технологией.

Практика и методика конструирования LEGO EV3

Методика работы с набором LEGO Mindstorms Education EV3 строится на

последовательном прохождении этапов инженерного проектирования,

которые включают постановку задачи, мозговой штурм, определение

критериев успеха, создание модели, тестирование и итеративное

усовершенствование.

На первом этапе — ознакомительном — учащиеся знакомятся с

компонентами набора: программируемым блоком EV3 (с процессором,

портами для датчиков и моторов), сервомоторами, датчиками (касания,

цвета, ультразвуковым, гироскопическим), а также большим количеством

балок, осей, шестерен и соединителей Technic. Педагог демонстрирует

базовую колесную платформу, объясняя принципы передачи движения.

Важно сразу подчеркнуть безопасность: правильное крепление элементов,

аккуратное обращение с кабелями.

Второй этап — базовое конструирование — направлен на сборку простейших

механизмов. Учащиеся собирают двухмоторную тележку, подключают

двигатели к портам B и C, а датчик цвета — к порту 3. Здесь отрабатываются

навыки пространственного мышления: понимание, как расположение

шестерен влияет на скорость и направление движения. Параллельно вводится

среда программирования EV3 (графический интерфейс с блоками). Первый

блок — «Рулевой» или «Движение», позволяющий задать направление и

мощность моторов. Учащиеся пишут программу «вперед 10 секунд» и

наблюдают результат.

Третий этап — программирование с использованием датчиков — вводит

условные конструкции и циклы. Например, программа «следуй по линии»

использует датчик цвета: если цвет черный — двигаться вперед; если белый

— повернуть. Это требует понимания алгоритмов «если… то…» и циклов

«пока». Датчик ультразвука позволяет реализовать поведение «избегать

препятствий»: если расстояние меньше 20 см — остановиться или

развернуться.

Четвертый этап — проектная деятельность — предполагает самостоятельное

проектирование. Учащиеся получают задание: «Создать робота-

сортировщика, который разделяет кубики по цвету». Группы (2–4 человека)

проходят полный цикл: обсуждают проблему, рисуют схему, собирают

модель, пишут программу, тестируют на трассе, фиксируют ошибки и вносят

изменения. Педагог выступает в роли консультанта, задавая наводящие

вопросы: «Что произойдет, если изменить угол крепления датчика?», «Какой

параметр программы влияет на точность остановки?».

Методические приемы включают:



демонстрацию готовой модели с последующим разбором;



работу в парах (один собирает механику, второй — программу);



презентацию результатов перед классом (защита проекта);



рефлексию («Что получилось? Что изменить в следующий раз?»).

Все занятия носят интегративный характер: на уроке технологии

отрабатывается механика, на информатике — алгоритмы, на физике —

понятия силы, момента, скорости. Продолжительность курса может

составлять от 34 до 68 академических часов в зависимости от программы

(кружок или факультатив).

Специфика конструирования LEGO EV3 с учетом возрастных

особенностей Конструирование LEGO EV3 адресовано обучающимся

основной школы (примерно 10–15 лет, 5–9 классы). В этом возрасте

происходят значительные изменения в познавательной сфере: формируется

формально-логическое мышление, способность к абстрагированию, но

сохраняется потребность в наглядности и практической проверке гипотез.

Младшие подростки (10–12 лет) еще нуждаются в четкой пошаговой

инструкции и частой обратной связи. Поэтому первые занятия строятся на

готовых моделях из официальных учебных материалов LEGO Education с

минимальными модификациями. Это позволяет избежать фрустрации и

поддерживать мотивацию.

Учащиеся 13–15 лет способны к более сложным проектам: самостоятельному

проектированию механизмов с использованием дифференциалов, зубчатых

передач, датчиков нескольких типов одновременно. Здесь акцент смещается

на оптимизацию (минимизация веса, повышение скорости, точность

алгоритма). Возрастная особенность — стремление к соревновательности —

используется через организацию мини-турниров («кто быстрее пройдет

трассу» или «кто точнее выполнит маневр»).

Важно учитывать индивидуальные различия: для детей с преобладанием

практического интеллекта основная ценность — в сборке; для «теоретиков»

— в программировании. Групповая работа позволяет сочетать сильные

стороны участников. Педагог должен учитывать и гендерные аспекты:

девочки часто лучше справляются с алгоритмизацией и дизайном, мальчики

— с механикой; смешанные группы способствуют взаимному обогащению.

С психологической точки зрения конструирование помогает преодолевать

возрастной кризис подросткового периода, предоставляя пространство для

самореализации и получения объективного результата («мой робот

работает»). Это повышает учебную мотивацию и способствует

формированию позитивной Я-концепции в технической сфере.

Заключение

Конструирование LEGO EV3 представляет собой целостную педагогическую

технологию, органично сочетающую теоретические основы деятельностного

подхода с практическими методами современного STEM-образования.

Анализ показал, что данная форма работы полностью соответствует идеям

Л.С. Выготского, А.Н. Леонтьева, Д.Б. Эльконина и С.Л. Рубинштейна,

реализуя принцип активности, зону ближайшего развития и единство

сознания и деятельности.

Методика, построенная на этапах инженерного проектирования, позволяет

учащимся основной школы не только освоить навыки конструирования и

программирования, но и развить метапредметные компетенции:

планирование, контроль, рефлексию, работу в команде. Учет возрастных

особенностей 10–15-летних обучающихся обеспечивает доступность и

высокую мотивацию на всех этапах.

Таким образом, цель статьи достигнута: теоретические основы раскрыты,

методика описана, специфика возрастной группы учтена. Перспективы

дальнейших исследований связаны с интеграцией EV3 в предметные уроки

(физика, математика) и оценкой долгосрочного влияния робототехники на

профессиональное самоопределение школьников. Конструирование LEGO

EV3 — это не просто увлекательное занятие, а мощный инструмент

формирования компетентной, творческой и технологически грамотной

личности, готовой к вызовам цифровой эпохи.

Список литературы

Классические труды

1.

Выготский Л.С. Мышление и речь.

2.

Эльконин Д.Б. Психология игры.

3.

Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность.

4.

Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии.

Актуальные издания последних лет

5. Филимонова Е.В., Савчук А.Ю. Робот LEGO MINDSTORMS EV3 в среде

TRIK Studio как новый исполнитель для обучения алгоритмизации и основам

робототехники в школьном курсе информатики // Информатика в школе.

2021. № 7.

6. Сорокин А.Н. Освоения компетенций при организации движения робота из

деталей базового набора LEGO Mindstorms EV3 // Современные проблемы

науки и образования. 2019.

7. Кельдышев Д.А. Использование наборов Lego Mindstorms education EV3 в

дополнительном образовании // Современные научные исследования и

инновации. 2015 (с учетом продолжения тематики в работах 2019–2024 гг.).

8. Методические рекомендации по использованию Lego Mindstorms EV3 в

процессе преподавания технологии с обучающимися 10–13 лет. 2023–2024.

9. Актуальные проблемы робототехники и STEM-образования в основной

школе: сборник научных трудов и методических материалов. 2022–2024.

10. Овсяницкая Л.Ю. Курс программирования робота EV3 в среде LEGO

Education Mindstorms EV3: основные подходы, практические примеры.

(Переработанное издание в контексте 2018–2022 гг.).

11. Педагогика и психология образования: журнал. Выпуски 2021–2024

(статьи по образовательной робототехнике).

12. Шипицина Т.А. Использование образовательных конструкторов LEGO на

уроках в основной школе // Материалы ВКР и научных публикаций 2020–

2023 гг.